Un análisis de robustez de un controlador PID fraccional difuso basado en algoritmo genético para un convertidor elevador DC-DC
Autores: Pereira, Luís Felipe da S. C.; Batista, Edson; de Brito, Moacyr A. G.; Godoy, Ruben B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un análisis de robustez de un controlador PID fraccional difuso basado en algoritmo genético para un convertidor elevador DC-DC
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Controlador PID de orden fraccional
Ga
Ajuste
Rendimiento
Fopid
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, se propone una nueva topología de un controlador PID de Orden Fraccional (FOPID) para controlar un convertidor boost DC-DC con un mínimo de sobrepico/subpico. Los parámetros del controlador fraccional se ajustan utilizando un algoritmo genético (GA) con una función de coste combinada compuesta por la Integral del Error Absoluto Ponderado por el Tiempo (ITAE) y la Integral del Error al Cuadrado Ponderado por el Tiempo (ITSE). A pesar de añadir una complejidad moderada a la estructura de control, los resultados de la simulación revelan que el ajuste del controlador FOPID basado en GA proporcionó un mejor rendimiento para el seguimiento del punto de consigna tanto bajo variaciones de carga como desviaciones de parámetros debido al uso prolongado. El FOPID propuesto muestra un amplio rango operativo en cuanto a perturbaciones de carga, y desviaciones de capacitancia/inductancia del % y % de los valores nominales, logrando funcionalidad y estabilidad de voltaje incluso con una potencia de salida un 50% superior a la especificación de potencia del convertidor. La evaluación se realizó considerando la operación en modo de voltaje y el rendimiento se comparó con controladores convencionales Proporcional-Integral (PI), Tipo II y de modo de corriente. Finalmente, se diseñó un PID de Orden Fraccional Difuso (FFOPID) para superar al FOPID durante perturbaciones en la variable de control.
Descripción
En este documento, se propone una nueva topología de un controlador PID de Orden Fraccional (FOPID) para controlar un convertidor boost DC-DC con un mínimo de sobrepico/subpico. Los parámetros del controlador fraccional se ajustan utilizando un algoritmo genético (GA) con una función de coste combinada compuesta por la Integral del Error Absoluto Ponderado por el Tiempo (ITAE) y la Integral del Error al Cuadrado Ponderado por el Tiempo (ITSE). A pesar de añadir una complejidad moderada a la estructura de control, los resultados de la simulación revelan que el ajuste del controlador FOPID basado en GA proporcionó un mejor rendimiento para el seguimiento del punto de consigna tanto bajo variaciones de carga como desviaciones de parámetros debido al uso prolongado. El FOPID propuesto muestra un amplio rango operativo en cuanto a perturbaciones de carga, y desviaciones de capacitancia/inductancia del % y % de los valores nominales, logrando funcionalidad y estabilidad de voltaje incluso con una potencia de salida un 50% superior a la especificación de potencia del convertidor. La evaluación se realizó considerando la operación en modo de voltaje y el rendimiento se comparó con controladores convencionales Proporcional-Integral (PI), Tipo II y de modo de corriente. Finalmente, se diseñó un PID de Orden Fraccional Difuso (FFOPID) para superar al FOPID durante perturbaciones en la variable de control.