Prototipado rápido de control no lineal aplicado a convertidores conmutados de corriente continua de orden cuadrático

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Resumen

This document presents a rapid control prototyping methodology to apply the disciplinary concept in the industrial field. Nonlinear control in quadratic-order DC-DC is used to reduce material and electronic device costs, as well as to enhance power quality in the system's response. The study begins with two types of switched quadratic converters. On one hand, the quadratic Boost type undergoes a dynamic analysis starting from its model and leading to the characterization of its behavior, including the procedure for calculating commercial-type elements, which involves the construction and design of its formal plant for behavioral research. Similarly, the quadratic Reductor type is also characterized based on a model, whose functionality is validated in an experimental physical plant to create a functional model ranging from 380V to 48V up to 500W. This is achieved using the dSPACE CP1103 rapid prototyping tool to implement the development of Model in the Loop (MIL), Software in the Loop (SIL), and Hardware in the Loop (HIL) with real-time simulation via Real-time Simulation (RTS). Furthermore, modern robust control techniques are employed, such as sliding mode control and passivity-based control, which are compared with classical control through a PID (Proportional-Integral-Derivative) arrangement established through optimization algorithms. This is done to propose a general framework for the desired response to parameter stability in the presence of disturbances. Finally, a results analysis is conducted based on performance indices, including response time, signal accuracy, system stability, and resource utilization efficiency.

Descripción

Este documento presenta una metodología de prototipado de control rápido para aplicar el concepto disciplinario en el área industrial. El control no lineal en CC-CC de orden cuadrático se utiliza para reducir los costos de materiales y dispositivos electrónicos, así como para mejorar la calidad de la potencia en la respuesta del sistema. Se parte del estudio de dos tipos de convertidores cuadráticos conmutados, por un lado el tipo ELEVADOR cuadrático, al que se hace un estudio de la dinámica a partir de su modelo hasta llegar a la caracterización del comportamiento pasando por el procedimiento de cálculo de elementos de tipo comercial, es decir la construcción y el diseño de su planta formal para su investigación de comportamiento, y de igual manera el del tipo Reductor cuadrático, que se caracteriza a partir de un modelo cuya funcionalidad se valida en una planta física experimental para construir un modelo funcional de 380V a 48V hasta 500W, utilizando la herramienta de prototipado rápido dSPACE CP1103 para aplicar el desarrollo de Model in the loop (MIL), Software in the loop (SIL), y Hardware in the loop (HIL), con simulación en tiempo real mediante Real time Simulation (RTS), así como la utilización y desarrollo de modernas técnicas de control robusto tales como: el control por modo deslizante y el control basado en pasividad, comparándolas a su vez con la de un control clásico mediante un arreglo de un PID (Proporcional Integral derivativo) dado mediante el uso de algoritmos de optimización, para proponer un esquema general de respuesta deseada a la estabilidad de los parámetros ante perturbaciones, finalmente se realiza un análisis de resultados en base a índices de rendimiento con medidas como el tiempo de respuesta, la precisión de la señal, la estabilidad del sistema y la eficiencia en la utilización de los recursos.

Palabras clave

Control modo deslizante, Control basado en pasividad, Convertidor reductor cuadrático, Convertidor reductor cuadrático, Electrónica de Potencia, Prototipado rápido, Control Arreglo PID

Materias

Doctorado en Ingeniería -- Tesis y disertaciones académicas , Diseño electrónico de productos , Electrónica de potencia , Control electrónico

Citación