Aplicação de controle de tempo discreto disparado por eventos em um conversor boost

Abstract

Este trabalho apresenta a aplicação de controle de tempo discreto disparado por eventos em um conversor boost. A partir da representação em espaço de estados do modelo médio do conversor, obtiveram-se o modelo linearizado no entorno de um ponto de equilíbrio e a representação discretizada afim de um sistema incerto por meio do método Euler forward. A síntese da lei de controle robusto consistiu em projetar o ganho de realimentação de estados considerando o posicionamento regional de polos e a minimização de um critério quadrático de desempenho através da solução de um problema de otimiza- ção sujeito a restrições na forma de inequações matriciais lineares (LMIs). A partir da abordagem de emulação, visando garantir estabilidade em malha fechada e redução da atualização do sinal de controle, foi projetada uma função de disparo com parâmetros determinados também a partir da solução de um problema de otimização sujeito a restri- ção LMI. Os resultados de co-simulação em MATLAB – PSIM mostraram uma efetiva redução no número de atualizações do sinal de controle sem perda significativa de desempenho. Foram testados cenários de variação no sinal de referência e na carga conectada na saída do conversor. Por sua vez, os resultados em bancada experimental com o controle implementado em uma placa dSPACE 1104 ainda evidenciaram uma redução no número de eventos comparada à atualização periódica, mesmo na presença de ruído de comutação e de medição e dinâmicas não modeladas.

This work presents the application of an event-triggered discrete-time control strategy to a DC–DC boost converter. Starting from the state-space representation of the converter averaged model, a linearized model around an equilibrium point is obtained, along with a discretized affine representation of the augmented system using the forward Euler method. The synthesis of the robust control law is carried out by designing a statefeedback gain that enforces regional pole placement while minimizing a quadratic performance index, formulated as an optimization problem subject to linear matrix inequality (LMI) constraints. Based on the emulation approach, a triggering function with properly selected parameters is designed, also via an LMI-based optimization problem, in order to ensure closed-loop stability and to reduce the number of control signal updates. The MATLAB–PSIM co-simulation results demonstrated an effective reduction in the number of control signal updates without significant performance degradation. Scenarios involving variations in the reference signal and in the load connected to the converter output were evaluated. Furthermore, experimental bench results, with the control implemented on a dSPACE 1104 board, also evidenced a reduction in the number of events compared to periodic updating, even in the presence of switching and measurement noise, as well as unmodeled dynamics.