Control adaptativo dual integrado de procesos de separación cromatográfica continua mediante aprendizaje por refuerzo

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Química
• Control de Procesos
• Inteligencia Artificial

Sus antecedentes:

• Los procesos cromatográficos continuos exhiben dinámicas no lineales complejas e interdependencias.
• El control en tiempo real es un desafío debido a las operaciones cíclicas y las interacciones variables.
• La creciente variabilidad del proceso exige estrategias de control adaptativo para un rendimiento sostenido.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco de control de aprendizaje por refuerzo (RL) para la operación adaptativa de sistemas cromatográficos continuos.
• Permitir un control robusto que mantenga el rendimiento en condiciones operativas dinámicas e inciertas.
• Mejorar métricas clave de rendimiento como la pureza del producto, el rendimiento y la eficiencia operativa.

Principales métodos:

• Se desarrolló y entrenó un controlador de aprendizaje por refuerzo (RL) utilizando un entorno de simulación mecanicista.
• El agente RL aprendió a coordinar múltiples entradas del proceso basándose en los estados del sistema observados.
• Se implementó una formulación de recompensa dependiente de la fase para equilibrar la pureza, el rendimiento y la eficiencia.

Principales resultados:

• El controlador RL mantuvo con éxito la pureza objetivo a pesar de las variaciones de alimentación, las perturbaciones del caudal y el ruido de medición.
• Se logró un estado estacionario cíclico (CSS) en 10 ciclos de proceso.
• El rendimiento del proceso mejoró del 86% al 91%, y la recuperación del producto aumentó un 79% en comparación con la operación nominal.

Conclusiones:

• El aprendizaje por refuerzo proporciona una solución de control robusta y adaptativa para sistemas cromatográficos complejos y multivariables.
• El marco de RL desarrollado facilita la operación inteligente y adaptativa del proceso.
• Este enfoque ofrece un camino para mejorar el rendimiento y la eficiencia en procesos cromatográficos continuos.