Controlador Robusto MPC-LMI Aplicado Ao Conversor Boost Com Célula De Comutação De Três Estados

Marcus Vinicius Silvério Costa; Francisco Everton Uchôa Reis; José Carlos Teles Campos; Fabricio Gonzalez Nogueira; Otacilio da Mota Almeida

doi:10.18618/REP.2017.1.2652

Authors

Marcus Vinicius Silvério Costa Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil
Francisco Everton Uchôa Reis Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil
José Carlos Teles Campos Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil
Fabricio Gonzalez Nogueira Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil
Otacilio da Mota Almeida Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil e Universidade Federal do Piauí, Teresina – PI, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2017.1.2652

Keywords:

Controle Robusto, Conversor Boost, Modelo Boost Linear Variante no Tempo, MPC-LMI Relaxado Offline

Abstract

Este artigo propõe uma estratégia de controle preditivo baseado em modelo aplicado a um conversor boost com célula de comutação de 3 estados que confere mais simplicidade e sistematização nas fases de projeto e análise do controlador, cujo ganho integral ajustável dispensa o reprojeto nas matrizes de ponderação. Para simplificar a análise de estabilidade do controlador, utiliza-se o conceito de elipsoides de estabilidade, um assunto ainda pouco explorado neste contexto. O controle preditivo proposto parte da modelagem da planta no espaço de estados médio linear e variante no tempo, cujas variações paramétricas são tratadas como incertezas politópicas expressas por meio de desigualdades matriciais lineares (LMIs) com relaxações. Aspectos teórico-experimentais são aplicados e analisados em um conversor de 1 kW com incertezas na tensão de entrada e na carga. Além disso, para estabelecer uma base de desempenho, o MPC proposto é comparado com o controlador LQR clássico conhecido na literatura. A estratégia de controle proposta apresenta vantagens considerando as variações do modelo decorrente dos testes de cargas em aplicações de conversores estáticos CC-CC.

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Author Biographies

Marcus Vinicius Silvério Costa, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil

nascido em 03/12/1986 em Fortaleza, Ceará, Graduado (2009) e Mestre em Engenharia Elétrica na UFC (2012). Atualmente é doutorando em Engenharia Elétrica na UFC (2016). É professor da Universidade Federal Rural do Semi-Árido-UFERSA. Suas áreas de interesse são: controle robusto aplicado em conversores estáticos, inteligência computacional e automação de sistemas.

Francisco Everton Uchôa Reis, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil

nascido em 23/10/1986 em Fortaleza, Ceará, Graduado (2009) e Mestre em Engenharia Elétrica na UFC (2012). Atualmente é doutorando em Engenharia Elétrica na UFC (2016). É professor do curso de Engenharia Elétrica da Universidade Federal do Piauí UFPI desde 2012. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, controle de conversores estáticos e controle digital de processos.

José Carlos Teles Campos, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil

nascido em 09/09/1953 Senador Pompeu, Ceará, Graduado em Engenharia Elétrica na UFC (1979), Mestre (1991) e Doutor em Engenharia Elétrica na USP (2004). Atualmente é professor de pós graduação em engenharia elétrica na Universidade Federal do Ceará-UFC. Suas áreas de interesse são: Controle robusto multivariável, filtragem robusta e controle de sistemas singulares.

Fabricio Gonzalez Nogueira, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil

nascido em 11/01/1984, Belém, Pará. Possui graduação em Engenharia da Computação (2007), mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica (2008 e 2012), ambos pela Universidade Federal do Pará (UFPA). Atualmente é professor do Departamento de Engenharia Elétrica da UFC - Campus Fortaleza, vice coordenador do programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE/UFC). Atua na área de automação e controle, com experiência do desenvolvimento de projetos de Pesquisa e Desenvolvimento com empresas do setor elétrico brasileiro.

Otacilio da Mota Almeida, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza – CE, Brasil e Universidade Federal do Piauí, Teresina – PI, Brasil

nascido em 19/08/1964 em Floriano, Piauí, Graduado em Engenharia Elétrica na UFC (1987), Mestre em Engenharia Elétrica na UNICAMP (1990), Doutor em Engenharia Elétrica na UFSC (2002). Atualmente é professor da UFPI e membro do programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica da UFC e da UFPI. Tem experiência em Automação Eletrônica de Processos Elétricos e Industriais, atuando nos temas: controladores industriais, controladores PID, controle de processos, transformadores de potência e controladores preditivos.

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