[en] The main scope of this paper is the proposal of a new single layer Nonlinear Economic Closed-Loop Generalized Predictive Control (NECLGPC) as an efficient advanced control technique for improving economics in the operation of nonlinear plants. Instead of the classic dual-mode MPC (model predictive controller) schemes, where the terminal control law defined in the terminal region is obtained offline solving a linear quadratic regulator problem, here the terminal control law in the NECLGPC is determined online by an unconstrained Nonlinear Generalized Predictive Control (NGPC). In order to make the optimization problem more tractable two considerations have been made in the present work. Firstly, the prediction model consisting of a nonlinear phenomenological model of the plant is expressed with linear structure and state dependent matrices. Secondly, instead of including the nonlinear economic cost in the objective function, an approximation of the reduced gradient of the economic function is used. These assumptions allow us to design an economic unconstrained nonlinear GPC analytically and to state the NECLGPC allow for the design of an economic problem as a QP (Quadratic Programing) problem each sampling time. Four controllers based on GPC that differ in designs and structures are compared with the proposed control technique in terms of process performance and energy costs. Particularly, the methodology is implemented in the N-Removal process of a Wastewater Treatment Plant (WWTP) and the results prove the efficiency of the method and that it can be used profitably in practical cases.

[es] Este trabajo propone un nuevo controlador predictivo generalizado en lazo cerrado no lineal y econ?mico (NECLGPC), implementado en una ?nica capa, como una t?cnica de control avanzado para mejorar la econom?a en la operaci?n de plantas. En vez del cl?sico controlador predictivo en modo dual, donde la ley de control terminal definida en la regi?n terminal se obtiene fuera de l?nea mediante la resoluci?n de un problema LQR, en este trabajo la ley de control terminal se determina en l?nea utilizando un controlador predictivo generalizado no lineal sin restricciones (NGPC). Para resolver el problema de optimizaci?n se han realizado dos consideraciones. En primer lugar, el modelo de predicci?n consistente en un modelo fenomenol?gico no lineal de la planta se expresa mediante una estructura lineal y matrices dependientes del estado. En segundo lugar, en vez de incluir en la funci?n objetivo un t?rmino no lineal referente a los costes econ?micos, se incluye una aproximaci?n consistente en el gradiente reducido de la funci?n econ?mica. Estos requisitos permiten dise?ar un controlador GPC no lineal sin restricciones anal?ticamente y plantear el problema del NECLGPC como un problema de programaci?n cuadr?tica (QP) cada periodo de muestreo. Se han comparado cuatro controladores basados en GPC con el propuesto en este trabajo en t?rminos de desempe?o y costes energ?ticos. Como caso de estudio la metodolog?a se ha implementado en el proceso de eliminaci?n de nitr?geno en una planta depuradora de aguas residuales (WWTP), mostrando la eficiencia del m?todo para casos pr?cticos.