DC-DC Buck Dönüştürücüsünün Hassas ve Sağlam Kontrolü için İntegral Etkili Doğrusal-Karesel Regülatör (LQR) Tasarımı
Öz
Bu çalışma, DC-DC Buck dönüştürücüsünün kontrolü için integral etkili ve etkisiz Doğrusal-Karesel Regülatör (LQR) tasarımlarının karşılaştırmalı değerlendirmesini sunmaktadır. Klasik LQR, karesel bir maliyet fonksiyonuna göre optimal performans sağlasa da, sabit bozucular veya parametre değişimleri karşısında kararlı hâl hatası gösterebilir. Bu sorunu gidermek amacıyla, çıkış gerilimindeki kararlı hâl hatasını ortadan kaldırmak için sisteme bir integratör durumu eklenerek integral etkili LQR (I-LQR) yapısı geliştirilmiştir. Dönüştürücü, küçük sinyal ortalama modeli ile temsil edilmiş ve kazanç matrisleri cebirsel Riccati denklemi çözülerek elde edilmiştir. MATLAB benzetimleri, I-LQR’nin klasik LQR’ ye kıyasla izleme doğruluğu ve bozucu reddetme yeteneğini belirgin şekilde artırdığını, dinamik performansı ise koruduğunu göstermektedir.
Anahtar Kelimeler
Buck dönüştürücü , lineer karesel regülatör (LQR) , Integratör etkisi , Küçük sinyal modelleme , Durum-uzayı kontrolü
References
- Fu W, Li J, Zhang Y, Du W, Chen X. Design and performance analysis of a non-isolated DC-DC converter with a fractional-order output filtering capacitor. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs 2024;71(12):4336–4340.
- Zhao Z, Luo P, Zhang Z, Fan J, Zhang B, Chen X. A peak-valley current-mode buck converter with 3% to 95% duty cycle. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs 2025;72:328–332.
- Park HH, Cho GH. A DC–DC converter for a fully integrated PID compensator with a single capacitor. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs 2014;61:629–633.
- Isen E. Determination of different types of controller parameters using metaheuristic optimization algorithms for buck converter systems. IEEE Access 2022;10:127984–127995.
- Evran F. Azaltan DA-DA dönüştürücüsü için kayma kip denetleyici tasarımı. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 2019;7(1):519–530.
- Liu Z, et al. Fixed-time sliding mode control for DC/DC buck converters with mismatched uncertainties. IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers 2023;70(1):472–480.
- Chen Z, Chen Y, Yan Z. Simplified hysteresis sliding-mode control for superbuck converter. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs 2020;67(12):3212–3216.
- Zhao Y, Qiao W, Ha D. A sliding-mode duty-ratio controller for DC/DC buck converters with constant power loads. IEEE Transactions on Industry Applications 2014;50(2):1448–1458.
- Wang B, et al. Event-triggered model predictive control for power converters. IEEE Transactions on Industrial Electronics 2021;68(1):715–720.
- Xiang Y, Chung HS-H, Shen R, Lo AW-L. An ANN-based output-error-driven incremental model predictive control for buck converter against parameter variations. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 2024;12(2):1230–1248.