Síntese de controladores repetitivos chaveados : uma aplicação à fontes ininterruptas de energia (UPS)

Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia de síntese de controladores repetitivos visando o seguimento assintótico de sinais senoidais e a rejeição de perturbações periódicas em fontes ininterruptas de energia (UPS). Para obter uma boa relação entre desempenho transitório e em regime permanente, emprega-se uma representação no espaço de estados do controlador repetitivo com dois modos distintos de operação. Dessa forma, permite-se que o controlador repetitivo chaveie entre as seguintes situações: regime transitório (responsável por melhorar o tempo de recuperação quando a carga é alterada) e regime permanente (responsável pela rejeição da distorção harmônica do sinal de saída quando alimentando cargas não-lineares). A partir da representação do sistema e do controlador repetitivo no espaço de estados, utiliza-se uma realimentação de estados para a garantia da estabilidade do sistema em malha fechada quando este é sujeito a uma função de chaveamento arbitrária. A partir de um funcional de Lyapunov-Krasovskii, obtém-se um conjunto de condições na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs) para a determinação da realimentação de estados. O desempenho dinâmico do esquema de controle proposto é ilustrado através da simulação de modelos reais de sistemas UPS sujeitos a variações de cargas não-lineares.

This paper presents a methodology for the synthesis of repetitive switched controllers to ensure the reference tracking of sinusoidal signals and the disturbance rejection on Uninterruptible Power Supplies - UPS. To improve both transitory and steady-state behavior of the output signal, we consider a state-space realization of a switched repetitive controller aiming two distinct operation conditions: transitory response (to improve the recovery time when the load is changed) and steady-state (to reduce the total harmonic distortion of the output signal when subjected to nonlinear loads). Based on a state-space framework, a state feedback is introduced to ensure the stability of the closed-loop when it is subjected to an arbitrary switching function. From a Lyapunov-Krasovskii functional, LMI conditions are derived to compute the stabilizing feedback gain. The dynamic behavior of the proposed control scheme is presented through simulation of a real UPS model subjected to non-linear loads.