Comparação de controladores pids robustos otimizados para conversores CC-CC
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/24017 |
Resumo: | This master thesis presents a comparison between two alternatives for the design of optimized robust proportional-integral-derivative (PID) controllers, with fixed control gains, computed offline, suitable for application in power converters with parametric uncertainties. Different from conventional designs, which obtain control gains for a nominal model of the plant and verify a posteriori the robustness against parametric uncertainties, the approaches used in this work guarantee robust performance in the design stage, for the plant with interval parameters. The first approach uses a linear programming problem, based on a target closed-loop polynomial and a linear objective function, to find the PID gains. The second approach uses a non-linear optimization algorithm, with an objective function based on specifications in the frequency domain, to find, through a meta-heuristic, the controller gains. Both approaches are guided by design criteria widely used in power converters, given by pole location, and crossover frequency and phase margin. The design procedures of the robust PID controllers are presented and illustrated by means of simulation and experimental results, allowing a comparison of the advantages and disadvantages of each technique. |
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Comparação de controladores pids robustos otimizados para conversores CC-CCComparison of robust pid controllers optimized for power convertersControle proporcional-integral-derivativoConversores de potênciaRobustezOtimizaçãoProportional-integral-derivative controlPower convertersRobustnessOptimizationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis master thesis presents a comparison between two alternatives for the design of optimized robust proportional-integral-derivative (PID) controllers, with fixed control gains, computed offline, suitable for application in power converters with parametric uncertainties. Different from conventional designs, which obtain control gains for a nominal model of the plant and verify a posteriori the robustness against parametric uncertainties, the approaches used in this work guarantee robust performance in the design stage, for the plant with interval parameters. The first approach uses a linear programming problem, based on a target closed-loop polynomial and a linear objective function, to find the PID gains. The second approach uses a non-linear optimization algorithm, with an objective function based on specifications in the frequency domain, to find, through a meta-heuristic, the controller gains. Both approaches are guided by design criteria widely used in power converters, given by pole location, and crossover frequency and phase margin. The design procedures of the robust PID controllers are presented and illustrated by means of simulation and experimental results, allowing a comparison of the advantages and disadvantages of each technique.Esta dissertação apresenta uma comparação entre duas alternativas para o projeto de controladores proporcionais-integrais-derivativos (PIDs) robustos otimizados, com ganhos de controle fixos, projetados de forma off-line, 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 alocação de polos, e 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, permitindo uma comparação de vantagens e desvantagens de cada uma das técnicas.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMontagner, Vinícius Folettohttp://lattes.cnpq.br/1107194715234856Koch, Gustavo GuilhermeMaccari Junior, Luiz AntonioNascimento, Monique Rübenich2022-04-04T15:35:34Z2022-04-04T15:35:34Z2021-12-17info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/24017ark:/26339/0013000007vqnporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-04-04T15:35:35Zoai:repositorio.ufsm.br:1/24017Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-04-04T15:35:35Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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