Comparação de Controladores Pids Robustos Otimizados Para Aplicação em Conversores de Potência

Monique R. Nascimento; Lucas C. Borin; Everson Mattos; Caio R. D. Osório; Gustavo G. Koch; Rodrigo P. França; Fabrício H.  Dupont; Vinícius F. Montagner

doi:10.18618/REP.2021.1.0060

Authors

Monique R. Nascimento Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil
Lucas C. Borin Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil
Everson Mattos Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil
Caio R. D. Osório Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil
Gustavo G. Koch Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil
Rodrigo P. França Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasi
Fabrício H. Dupont Universidade Comunitária da Região de Chapecó, Santa Catarina, SC, Brasil
Vinícius F. Montagner Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2021.1.0060

Keywords:

Controle Robusto, Conversores de Potência

Abstract

Este trabalho apresenta uma comparação entre duas alternativas para o projeto de controladores PIDs robustos otimizados, com ganhos de controle fixos, adequados para aplicação em conversores de potência com incertezas paramétricas. Diferentemente de projetos convencionais, que obtêm os ganhos de controle a partir de um modelo nominal da planta e verificam a posteriori a robustez contra incertezas paramétricas, as abordagens utilizadas neste trabalho garantem desempenho robusto no estágio de projeto, para plantas com parâmetros intervalares. A primeira abordagem utiliza um problema de programação linear, baseado em um polinômio alvo de malha fechada e em uma função objetivo linear, para encontrar os ganhos do PID. A segunda abordagem utiliza um algoritmo de otimização não linear, a partir de uma função objetivo baseada em especificações no domínio da frequência, para encontrar, por meio de uma meta-heurística, os ganhos do controlador. Ambas as abordagens são orientadas por critérios de projeto amplamente utilizados em conversores, dados por frequência de cruzamento e margem de fase. Os procedimentos de projeto dos controladores PIDs robustos são apresentados e ilustrados por meio de resultados de simulações e experimentais para um estudo de caso, permitindo uma comparação de vantagens e desvantagens de cada uma das técnicas.

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Author Biographies

Monique R. Nascimento, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2013) e especialização em Engenharia de Produção pela Uninter (2017). Atualmente, realiza o mestrado em Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Santa Maria.

Lucas C. Borin, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

possui graduação em Engenharia de Computação (2018) e mestrado em Engenharia Elétrica (2020) pela Universidade Federal de Santa Maria, onde atualmente realiza o doutorado em Engenharia Elétrica. Suas áreas de interesse incluem algoritmos de otimização e controle.

Everson Mattos, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

possui graduação em Engenharia Elétrica (1999) pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e mestrado (2016) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, onde atualmente realiza o doutorado em Engenharia Elétrica. Participa do GEPOC.

Caio R. D. Osório, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

possui graduação (2015) e mestrado (2017) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, onde atualmente realiza o doutorado. Participa do GEPOC. Seus interesses de pesquisa incluem controle aplicado e eletrônica de potência.

Gustavo G. Koch, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

possui graduação (2013), mestrado (2015), doutorado (2019) e pós-doutorado (2020) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, atuando junto ao GEPOC. Seus interesses de pesquisa incluem controle robusto e controle aplicado

Rodrigo P. França, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasi

recebeu os graus de Engenheiro de Controle e Automação (2013) e de Mestre em Engenheira Elétrica (2016) pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, e de Doutor em Engenharia Elétrica (2020) pela Universidade Federal de Santa Maria. Seus interesses de pesquisa incluem modelagem de sistemas, controle robusto, e análise de estabilidade.

Fabrício H. Dupont, Universidade Comunitária da Região de Chapecó, Santa Catarina, SC, Brasil

possui graduação em Engenharia de Telecomunicações (2007) e mestrado em Engenharia Elétrica (2010) pela Universidade Regional de Blumenau, e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (2014). Atualmente é professor da Universidade Comunitária da Região de Chapecó (Unochapecó). Suas áreas de interesse incluem: eletrônica de potência, paralelismo de conversores estáticos, controle inteligente e lógica fuzzy.

Vinícius F. Montagner, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, Brasil

é engenheiro eletricista (1996) e mestre (2000) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria, e doutor (2005) pela Universidade Estadual de Campinas. Atualmente é professor da Universidade Federal de Santa Maria.

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