En este trabajo se presenta un algoritmo de tipo control no lineal proporcional-integral (PI) para estabilizar la dinámica de un sistema biológico fotosintético. Además se presenta el modelo matemático del fotobioreactor considerando las incertidumbres de modelado. Dada la fuerte sensibilidad de los parámetros de este tipo de sistemas, el control es una tarea difícil. En este manuscrito se presenta una forma de plantear un problema de seguimiento de trayectoria óptima mediante una  ley de control robusta en presencia de distorsiones paramétricas y se extiende este análisis a un fotobioreactor con una cinética de crecimiento de tipo Monod . Se obtiene un nuevo método de sintonización de control PI para sistemas  con ciertas propiedades analíticas como las mostradas por los fotobioreactores, para poder alcanzar  estabilidad última acotada y poder calcular una bola de convergencia finita. Lo anterior se prueba mediante funciones de convergencia de Lyapunov, con las cuales se obtienen las condiciones de diseño y posteriormente se valida mediante un estudio numérico extraído de la experimentación de un cultivo de Spirulina maxima en un fotobioreactor continuo para el tratamiento de aguas residuales.