Robust Nonlinear Adaptive Control of a “Boost” Converter via Algebraic Parameter Identification

Linares-Flores, J.; Hernández‐Méndez, Arturo; García‐Rodríguez, Carlos; Sira‐Ramírez, Hebertt

doi:10.1109/tie.2013.2284150

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“…Este sucesso deve-se, principalmente, ao aprimoramento nas estruturas dos dispositivos eletrônicos e microprocessadores assim como aos recentes avanços da teoria do controle [1], [2].…”

Section: Introductionunclassified

“…Entre as áreas de interesse de aplicações de controle na eletrônica de potência está o estudo de conversores DC-DC [2]- [6], com destaque ao conversor boost. Este conversor de topologia simples apresenta algumas peculiaridades referentes à sua modelagem tais como os efeitos da fase não mínima e variações de parâmetros como resistência de carga e tensão de entrada conforme a literatura [2], [7], [8].…”

Section: Introductionunclassified

“…Este conversor de topologia simples apresenta algumas peculiaridades referentes à sua modelagem tais como os efeitos da fase não mínima e variações de parâmetros como resistência de carga e tensão de entrada conforme a literatura [2], [7], [8]. Tradicionalmente, são utilizadas técnicas indiretas para o controle do conversor, como o controle de tensão e o controle de corrente empregados em cascata [9].…”

Section: Introductionunclassified

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

Costa¹,

Reis²,

Campos³

et al. 2017

Eletrônica de Potência

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Resumo -Este artigo propõe uma estratégia de controle preditivo baseado em modelo aplicado a um conversor boost com célula de comutação de três 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. Palavras-chave -Conversor ROBUST MPC-LMI CONTROLLER APPLIED TO THREE STATE SWITCHING CELL BOOST CONVERTERAbstract -This paper proposes a Model Predictive Control (MPC) strategy applied to Three State Switching Cell boost converter which leads more simplicity to the design steps and analysis to the controller, whose adjustable integral gain does not need the redesign of weighting matrices. To simplify the controller analysis, the ellipsoid stability concepts are used, a field few explored in this context. The proposed MPC starts from of Linear Time Varying(LTV) state space plant modeling whose parametric variables are modeled as politopic uncertainties via linear matrix inequalities (LMIs) approach with relaxations.Theoretical and experimental aspects are applied to 1 kW boost converter with voltage input and load uncertainties. Morevover, to lead the performance testing, the proposed MPC is compared with the classical LQR known in the literature.The proposed control strategy presents advantages considering the model variations due to load testing in DC-DC converters applications. Keywords -

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“…Este sucesso deve-se, principalmente, ao aprimoramento nas estruturas dos dispositivos eletrônicos e microprocessadores assim como aos recentes avanços da teoria do controle [1], [2].…”

Section: Introductionunclassified

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

Costa¹,

Reis²,

Campos³

et al. 2017

Eletrônica de Potência

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“…Nonlinear control approaches for DC-DC converters connected to DC motors have been presented in [4][5][6][7][8]. In particular global linearization approaches and flatness-based control of such systems have been presented in [9][10][11][12][13][14][15]. In this article, a statespace description is obtained first for the system consisting of the DC-DC converter and the DC motor.…”

Section: Introductionmentioning

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Control of DC–DC Converter and DC Motor Dynamics Using Differential Flatness Theory

et al. 2016

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The article proposes a method for nonlinear control of the dynamical system that is formed by a DC-DC converter and a DC motor, making use of differential flatness theory. First it is proven that the aforementioned system is differentially flat which means that all its state vector elements and its control inputs can be expressed as differential functions of primary state variables which are defined to be the system's flat outputs. By exploiting the differential flatness properties of the model its transformation to a linearized canonical (Brunovsky) form becomes possible. For the latter description of the system one can design a stabilizing feedback controller. Moreover, estimation of the nonmeasurable state vector elements of the system is achieved by applying a new nonlinear Filtering method which is known as Derivative-free nonlinear Kalman Filter. This filter consists of the Kalman Filter recursion applied on the linearized equivalent model of the system and of an inverse transformation that is based on differential flatness theory and which enables to obtain estimates of the initial nonlinear state-space model. Moreover, to compensate for parametric uncertainties and external perturbations the filter is redesigned as a disturbance observer. By estimating the perturbation inputs that affect the joint model of the DC-DC converter and of the DC motor their compensation becomes possible. The efficiency of the proposed control scheme is further confirmed through simulation experiments.

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“…[12]- [15], tornando-se um parâmetro incerto [16]. Para garantir a estabilidade do sistema e obter alto desempenho sob incerteza paramétrica, diversos algoritmos de controle robusto tem sido desenvolvidos, como controle adaptativo [17], [18], controle linear robusto [19], [20] e controle não-linear [21], [22].…”

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Controle Baseado Em Um LQR Com Estabilidade Robusta À Incerteza Paramétrica Aplicado A Um Carregador De Baterias

Jank¹,

Venturini²,

Koch³

et al. 2017

Eletrônica de Potência

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Resumo -Este artigo propõe um controlador robusto para um carregador de baterias de uma fonte ininterrupta de energia considerando a incerteza paramétrica da resistência interna da bateria. O modelo dinâmico do carregador de baterias é obtido pela abordagem de espaço de estados, possibilitando a utilização de uma estratégia de controle por retroação de estados. O projeto do controlador a partir de um regulador quadrático linear proporciona um desempenho ótimo para o sistema. A estabilidade robusta com incertezas paramétricas é provada por meio de desigualdades matriciais lineares. A viabilidade prática dos controladores é confirmada com resultados obtidos em hardware-in-the-loop Typhoon HIL402. Palavras-Chave LQR-BASED CONTROL FOR A BATTERY CHARGING SYSTEM WITH ROBUST STABILITY TO PARAMETRIC UNCERTAINTYAbstract -This paper proposes a robust controller for an uninterruptible power supply battery charger under the parametric uncertainty of battery internal resistance. State feedback control strategy with a linear quadratic regulator is used, providing optimal performance to the system. The robust stability of the closed-loop system with uncertain internal resistance is proven in terms of linear matrix inequalities. Practical viability of the controller is confirmed with results based on Typhoon HIL402 hardware-in-the-loop.

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Robust Nonlinear Adaptive Control of a “Boost” Converter via Algebraic Parameter Identification

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

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

Control of DC–DC Converter and DC Motor Dynamics Using Differential Flatness Theory

Controle Baseado Em Um LQR Com Estabilidade Robusta À Incerteza Paramétrica Aplicado A Um Carregador De Baterias

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