dc.creator | Borin, Lucas Cielo | |
dc.date.accessioned | 2021-11-29T14:09:49Z | |
dc.date.available | 2021-11-29T14:09:49Z | |
dc.date.issued | 2020-02-18 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23040 | |
dc.description.abstract | This master thesis provides as contribution a design procedure, based on particle
swarm optimization and Kharitonov’s Theorem, to obtain fixed gains for robust controllers
for power converters with parametric uncertainties. Firstly, a transfer function model of
the converter with uncertain parameters is used and included in a polytopic model. In
the sequence, the transfer function of the controller is chosen, and its fixed coefficients are
considered as the decision variables of an optimization problem. An objective function is
then used to map each vector of controller coefficients to a real positive value, considering
the criteria phase margin, crossover frequency, gain margin, overshoot, steady state error
and amplitude of the control signal, for the vertices of the polytopic model. A penalty
factor based on the Kharitonov’s Theorem is included in the objective function. A search
space for the coefficients of the controller is systematically defined as a hyper-rectangle,
based on the positivity of the coefficients of the characteristic polynomial, and the particle
swarm optimization algorithm is then employed to search for the coefficient vector of the
controller that minimizes the proposed objective function. To prove the ability to find
robust controllers for applications in power electronics, the proposed procedure is used to
obtain PID controllers for a Buck converter and PI controllers for a permanent magnet
synchronous motor, ensuring good regulation of the output variables in both applications.
Experimental results for the permanent magnet synchronous motor confirm the practical
viability of the proposed procedure, with superior performance compared to gains obtained
by a function specialized for PID design. The proposed procedure can be considered as
an alternative to analytical methods and to trial and error designs, allowing to reduce
the time demanded in human-machine interaction in order to design controllers that meet
multiple objectives and constraints of interest in practice. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Controle robusto | por |
dc.subject | Conversores de potência | por |
dc.subject | Incertezas paramétricas | por |
dc.subject | Inteligência artificial | por |
dc.subject | Otimização por enxame de partículas | por |
dc.subject | Robust control | eng |
dc.subject | Power converters | eng |
dc.subject | Uncertain parameters | eng |
dc.subject | Artificial intelligence | eng |
dc.subject | Particle swarm optimization | eng |
dc.title | Procedimento de projeto de controladores robustos para conversores de potência por meio de otimização por enxame de partículas | por |
dc.title.alternative | Robust controllers design procedure for power converters by means of particle swarm optimization | eng |
dc.type | Dissertação | por |
dc.description.resumo | Esta dissertação fornece como contribuição um procedimento de projeto, baseado
em otimização por enxame de partículas e no Teorema de Kharitonov, para obter ganhos
fixos de controladores robustos para conversores de potência com incertezas paramétricas.
Primeiramente, um modelo em função de transferência do conversor com incertezas
paramétricas é utilizado e incluído em um modelo politópico. Na sequência, a função de
transferência do controlador é escolhida, e seus coeficientes fixos são considerados como as
variáveis de decisão de um problema de otimização. Uma função objetivo é então utilizada
para mapear cada vetor de coeficientes do controlador em um valor real positivo, considerando
os critérios margem de fase, frequência de cruzamento, margem de ganho, máximo
sobressinal, erro de regime permanente e amplitude do sinal de controle, para os vértices
do modelo politópico. Um fator de penalização baseado no Teorema de Kharitonov é incluído
na função objetivo. Um espaço de busca dos coeficientes do controlador é definido
de forma sistemática como um hiper-retângulo, a partir da positividade dos coeficientes
do polinômio característico, e o algoritmo de otimização por enxame de partículas é então
empregado para buscar o vetor de coeficientes do controlador que minimiza a função objetivo.
Para comprovar a capacidade de encontrar controladores robustos para aplicações
em eletrônica de potência, o procedimento proposto é utilizado para obtenção de controladores
PIDs para um conversor Buck e de controladores PIs para um motor síncrono de
ímãs permanentes, garantindo boa regulação das variáveis de saída em ambas as aplicações.
Resultados experimentais para o motor síncrono de ímãs permanentes confirmam a
viabilidade prática do procedimento proposto, com desempenho superior em comparação
com ganhos obtidos por uma função especializada em projeto de PIDs. O procedimento
proposto pode ser considerado uma alternativa a métodos analíticos e a projetos por tentativa
e erro, permitindo reduzir o tempo demandado em interação homem-máquina para
projetar controladores que atendam a múltiplos objetivos e restrições de ordem prática. | por |
dc.contributor.advisor1 | Montagner, Vinícius Foletto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1107194715234856 | por |
dc.contributor.referee1 | Bisogno, Fabio Ecke | |
dc.contributor.referee2 | Dupont, Fabricio Hoff | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4452953533059816 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |