Avaliação Experimental de Projeto de Controlador Robusto Via Análise Intervalar Aplicado a um Conversor de Potência CC-CC Buck

Authors

  • Renan L. P. Medeiros Universidade Federal do Amazonas, Manaus – AM, Brasil
  • Duaymy B. R. Góes Universidade Federal do Pará, Belém – PA, Brasil
  • Florindo A. C. Ayres Jr Universidade Federal do Amazonas, Manaus – AM, Brasil
  • Walter Barra Jr. Universidade Federal do Pará, Belém – PA, Brasil
  • Cleonor C. das Neves Instituto Federal do Amazonas, Manaus – AM, Brasil
  • Erick M. Rocha Universidade Federal do Pará, Belém – PA, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2018.3.2792

Keywords:

Análise intervalar de incertezas paramétricas, Controlador PI/PID digital, Controlador Robusto, Conversor CC-CC Buck, Incertezas paramétricas

Abstract

Neste trabalho é apresentada uma metodologia de projeto de controladores robusto com estrutura PI/PID, em seguida é realizada uma avaliação experimental aplicada a um conversor de potência CC-CC do tipo Buck. A estratégia de projeto de controladores é baseada em análise intervalar, considerando a variação de parâmetros do sistema, dentro de uma determinada região de incertezas. Tais incertezas podem ser decorrentes de erros de modelagem, variações no ponto de operação do sistema ou variações nos valores dos componentes do sistema. O projeto do controlador é baseado em uma extensão intervalar da técnica de alocação de polos, seu desempenho foi avaliado experimentalmente, submetendo-se o sistema a variações do ponto de operação, em decorrência de variações dos parâmetros do conversor Buck. Os resultados experimentais demonstraram que a metodologia robusta proposta, obteve um desempenho superior a metodologia clássica, quando o sistema é submetido a variações paramétricas, dentro da região de incertezas previamente definida pelo projetista.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Renan L. P. Medeiros, Universidade Federal do Amazonas, Manaus – AM, Brasil

recebeu o título de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal do Pará (UFPA) em 2013, e de Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela UFPA em 2014 e 2018, respectivamente. Desde 2016 é professor adjunto na Universidade Federal do Amazonas (UFAM) onde participou da fundação do Grupo de pesquisa e-CONTROLS. Seus interesses incluem modelagem e controle de conversores de potência, controle robusto, controle multivariável robusto, automação e controle de processos industriais, modelagem e controle aplicado a sistemas elétricos de potência e microgrids.

Duaymy B. R. Góes, Universidade Federal do Pará, Belém – PA, Brasil

recebeu o título de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal do Pará (UFPA) em 2017, Seus interesses incluem modelagem e controle de conversores de potência, controle robusto.

Florindo A. C. Ayres Jr, Universidade Federal do Amazonas, Manaus – AM, Brasil

recebeu o título de Engenheiro Eletricista e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Pará (UFPA) em 2013 e 2014, respectivamente. Desde 2017 é professor na Universidade Federal do Amazonas (UFAM) onde participa do Grupo de pesquisa e-CONTROLS. Seus interesses incluem modelagem e controle de conversores de potência, automação e controle de processos industriais, controle robusto, controle de ordem fracionária, dinâmica e controle aplicado a sistemas elétricos de potência.

Walter Barra Jr., Universidade Federal do Pará, Belém – PA, Brasil

recebeu o título de Engenheiro Eletricista, Mestre e Doutor pela Universidade Federal do Pará (UFPA) em 1991, 1997 e 2001, respectivamente. Atualmente é professor associado na Universidade Federal do Pará (UFPA). Seus interesses incluem modelagem e controle de sistemas elétrico de potência, automação e controle de processos industriais, controle robusto, dinâmica e controle aplicado a sistemas elétricos de potência, controle robusto.

Cleonor C. das Neves, Instituto Federal do Amazonas, Manaus – AM, Brasil

possui formação em matemática pela Universidade Federal do Amazonas (UFAM) em 1997, recebeu o título de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal do Amazonas em 2010 e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Pará (UFPA) em 2011. Atualmente é professor no Instituto Federal do Amazonas (IFAM), é membro sênior do IEEE e da SBA, participa do Grupo de pesquisa e-CONTROLS. Seus interesses incluem modelagem e controle de conversores de potência, automação e controle de processos industriais, controle robusto, dinâmica e controle aplicado a sistemas elétricos de potência.

Erick M. Rocha, Universidade Federal do Pará, Belém – PA, Brasil

recebeu o título de Engenheiro Eletricista e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Pará (UFPA) em 2010 e 2012, respectivamente. Seus interesses incluem modelagem e controle de conversores de potência, automação e controle de processos industriais, controle robusto, controle aplicado a sistemas elétricos de potência, detecção e diagnóstico de faltas.

References

M. K. Kazimierczuk, Pulse-width modulated DC-DC power converters, Wiley, Dayton. Ohio, EUA, 2008.https://doi.org/10.1002/9780470694640 DOI: https://doi.org/10.1002/9780470694640

W. Hernandez, "Robust Control Applied to Improve the Performance of a Buck-Boost Converter", WSEAS Transactions on Circuits and Systems, Issue 6, vol. 7, Junho 2008.

H. Guldemir, "Study of Sliding Mode Control of DC-DC Buck Converter", Energy and Power Engineering, vol. 3, pp. 401 - 406, 2011.https://doi.org/10.4236/epe.2011.34051 DOI: https://doi.org/10.4236/epe.2011.34051

H. Komurcugil, "Adaptive terminal sliding-mode control strategy for DC-DC buck converters", ISA Transactions, Vol. 51, Issue 6, pp. 673 - 681, Nov. 2012.https://doi.org/10.1016/j.isatra.2012.07.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2012.07.005

M. Biswal, Control Techniques for DC-DC Buck Converter with Improved Performance, Dissertação de Mestrado, National Institute of Technology Rourkela. Mar. 2011, Orissa, India.

R. Silva-Ortigoza , V. M. Hernández-Guzmán, M. Antonio-Cruz, D. Muñoz-Carrillo, "DC-DC Buck Power Converter as a Smooth Starter for a DC Motor based on a Hierarchical Control", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 30, n° 2, Fevereiro 2013.https://doi.org/10.1109/TPEL.2014.2311821 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2014.2311821

L. A. Maccari Junior, V. F. Montagner, "A Linear Quadratic Control Applied to Buck Converters with H-Infinity constraints", in Proc. Of COBEP 2013, pp. 339 - 344, Brazilian Power Eletronics Conference, Gramado - RS 2013.https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785137 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785137

L. A. Maccari Junior , R. L. Valle, A. A Ferreira, P. G. Barbosa, V. F. Montagner, "A LQR Design With Rejection Of Disturbances And Robustness To Load Variations Applied To A Buck Converter", Eletrônica de Potência, vol. 21, n° 1, pp. 007 - 015, Fevereiro 2016.https://doi.org/10.18618/REP.2016.1.2551 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2016.1.2551

S. Sumsurooah, M. Odavic, S. Bozhko, Boroyevich, Dushan, "Robust Stability Analysis of a DC/DC Buck Converter Under Multiple Parametric Uncertainties", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, n° 6, Junho 2018.https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2736023 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2736023

R. L. P. Medeiros, W. Barra Jr., I. V. Bessa, J. E. Chaves Filho, F. A. C. Ayres Jr., C. C. Neves, "Robust decentralized controller for minimizing coupling effect in single inductor multiple output DC-DC converter operating in continuous conduction mode", ISA Transactions, vol. 73, Fevereiro 2018.https://doi.org/10.1016/j.isatra.2018.01.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.isatra.2018.01.006

D. R. Espinoza-Trejo, E. Bárcenas-Bárcenas, D. U. Campos-Delgado, C. H. De Angelo, "Voltage-Oriented Input-Output Linearization Controller as Maximum Power Point Tracking Technique for Photovoltaic Systems", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 62, n° 6, Junho 2015.https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2369456 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2369456

C. A. Costa, M. C. Gomes, F. J. Costa Jr., W. Barra Jr., J. A. L. Barreiros, "Controle Robusto com Incerteza Paramétrica para um Estabilizador de Sistema de Potência Implementado em um Sistema de Geração de 10 kVA", in Proceeding Series of the Brazilian Society of Applied and Computational Math., Vol. 1, n° 1, 2013.https://doi.org/10.5540/03.2013.001.01.0076 DOI: https://doi.org/10.5540/03.2013.001.01.0076

S. P. Battacharyya, L. H. Keel, "Robust Stability and Performance with fixed-order controllers", Automatica, vol. 35, Issue 10, pp. 1717 - 1724, 1999.https://doi.org/10.1016/S0005-1098(99)00080-1 DOI: https://doi.org/10.1016/S0005-1098(99)00080-1

B. R. Barmish, New Tools for Robustness of Linear Systems, Macmillan Coll Div, 1993.

N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, Power Electronics: converters, applications, and design, John Wiley & Sons, 2a Edição, Nova Iorque, 1995.

D. W. Hart, Eletrônica de Potência: análise e projetos de circuitos, New York: McGraw-Hill, 2011. Porto Alegre: AMGH, 2012.

S. P. Battacharyya, L. H. Keel, H. Chapellat, Robust Control: the Parametric Approach, Prentice-Hall, 1995.https://doi.org/10.1016/B978-0-08-042230-5.50016-5 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-042230-5.50016-5

A. D. S. Lordelo, Análise e projeto de controladores robustos por alocação de pólos via análise intervalar, Tese de Doutorado, UNICAMP, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, 2004.https://doi.org/10.1590/S0103-17592005000200001

A. D. S. Lordelo, P. A. V. Ferreira, "Análise intervalar eprojeto de controladores robustos via programação alvo", SBA Controle & Automação, vol. 16, n° 12, 2005.https://doi.org/10.1590/S0103-17592005000200001 DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-17592005000200001

K. J. Astrom, T. Hagglund, Advanced PID Control, International Society of Automation, 2005.Eletrôn. Potên., Joinville, v. 23, n. 3, p. 360-370, jul./set. 2018370

I. D. Landau, G. Zito, Digital Control Systems: Design, Identification and Implementation, Springer Verlag-London, 2005.

Published

2018-09-30

How to Cite

[1]
R. L. P. Medeiros, D. B. R. Góes, F. A. C. A. Jr, W. B. Jr., C. C. das Neves, and E. M. Rocha, “Avaliação Experimental de Projeto de Controlador Robusto Via Análise Intervalar Aplicado a um Conversor de Potência CC-CC Buck”, Eletrônica de Potência, vol. 23, no. 3, pp. 360–370, Sep. 2018.

Issue

Section

Original Papers