Analisis de problemas de control óptimo para el proceso de tratamiento biológico de aguas residuales

Resumen

Consideramos un modelo de control determinístico tridimensional del proceso de biotratamiento aeróbico de aguas residuales. Para este modelo, formulamos y resolvemos dos problemas de control óptimo, cada uno de los cuales tiene un funcional a minimizar. Para el primer problema, el funcional es una suma ponderada de la concentración del contaminante al final de un intervalo de tiempo fijo y la concentración acumulada de la biomasa sobre el intervalo. Para el segundo problema, el funcional es una suma ponderada de la concentración del contaminante al final del intervalo de tiempo y las concentraciones acumuladas de oxígeno y biomasa sobre el intervalo. Para resolver estos problemas, aplicamos el Principio del Máximo de Pontryagin. Las funciones de conmutación son investigadas analíticamente y determinan unívocamente el tipo de controles óptimos para los problemas considerados. Sus propiedades permiten la simplificación de los problemas de control óptimo para una minimización finitodimensional con restricciones. Se brindan las soluciones numéricas de los problemas de control óptimo.