Ayrık-zaman KKK, LQR ve PID kontrolör performanslarının alçaltıcı tip Da-Da dönüştürücü üzerinde kıyaslanması

Abstract

Bu çalışmada, sürekli-akım modunda çalıştırılan alçaltıcı tip Da-Da dönüştürücüler için ayrık-zamanda üç farklı kontrolör tasarlanmış ve benzetim çalışmaları ile performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla öncelikle alçaltıcı tip Da-Da dönüştürücünün matematiksel modeli elde edilmiş ve dönüştürücünün sürekli-akım modunda çalışabilmesi için kritik endüktans değeri belirlenmiştir. Daha sonra ayrık-zamanda üç ayrı kontrolör; kayan kipli kontrolör, doğrusal karesel regülatör ve oransal-integral-türev kontrolörleri tasarlanmış ve bu kontrolörlerin performansları yerleşme zamanı, aşım ve bozuculara karşı dayanıklılık kriterleri açısından benzetim çalışmaları ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.

Keywords

• Da-Da Alçaltıcı Dönüştürücü,KKK,LQR,PID

Comparison of discrete-time smc, LQR and PID controllers performance on DC-DC buck converter

Abstract

Bu çalışmada, sürekli-akım modunda çalıştırılan alçaltıcı tip Da-Da dönüştürücüler için ayrık-zamanda üç farklı kontrolör tasarlanmış ve benzetim çalışmaları ile performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla öncelikle alçaltıcı tip Da-Da dönüştürücünün matematiksel modeli elde edilmiş ve dönüştürücünün sürekli-akım modunda çalışabilmesi için kritik endüktans değeri belirlenmiştir. Daha sonra ayrık-zamanda üç ayrı kontrolör; kayan kipli kontrolör, doğrusal karesel regülatör ve oransal-integral-türev kontrolörleri tasarlanmış ve bu kontrolörlerin performansları yerleşme zamanı, aşım ve bozuculara karşı dayanıklılık kriterleri açısından benzetim çalışmaları ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.

Keywords

• Dc-Dc buck converter,SMC,LQR,PID

References

1. [1] Jaber A, Abu-Qahouq, Yangyang Wen, Liangbin Yao, EhabShoubaki, IssaBatarseh and Geoff Potter, "Digital Controller for an Isolated Half-Bridge DC-DC Converter", IEEE Applied Power Electronics Conference 2005, Vol. 2, pp. 1217-1223.
2. [2] Hua, G., Leu, C. S., Jiang, Y. ve Lee F. C. Y., “ Novel Zero-Voltage-Transition PWM Converters “, IEEE Trans. on Power Electron., Vol. 9, No. 2, pp. 213-219, 1994.
3. [3] Calderon A.J.,Vinagre, B.M.,Feliu V., Fractionalorder control strategies for powerelectronic buckconverters ,Signal Processing, ELSEV_ER ,2803–28190165-1684 - , 2006.
4. [4] Mohan N., Unlead T.M., Robbins W.P., “Power Electronics”, John Wiley & Sons Ltd., England, 185-191 (2002).
5. [5] D. Giaouris, S. Banerjee, B. Zahawi, and V. Pickert, “Stability analysis of the continuous-conduction-mode buck converter via filippov’s method,” IEEE Transactions on Circuits and Systems-I, vol. 55, pp. 1084–1096, May 2008.
6. [6] J. Wang, A. Prodić, W. T. Ng, "Mixed-signal-controlled flyback-transformer-based buck converter with improved dynamic performance and transient energy recycling", IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 2, pp. 970-984, Feb. 2013.
7. [7] E. Meyer, D. Wang, L. Jia, Y.-F. Liu, "Digital charge balance controller with an auxiliary circuit for superior unloading transient performance of buck converters", Proc. IEEE Appl. Power Electron. Conf. Expo., pp. 124-131, 2010.
8. [8] Texas Instruments Incorporated “AN-1197 Selecting Inductors for Buck Converters ” SNVA038B – May2001– Revised April 2013.

9. [9] G. Liping, John Y. Hung, and R. M. Nelms, “Evaluation of DSP-Based PID and Fuzzy Controllers for DC–DC Converters”, IEEE Trans. Industrial Electronics, vol. 56, no 6, June 2009, pp 182 – 190.
10. [10] SattarJaber Al-Isawi and Ehsan A. Abd Al-Nabi,“Design of The Feedback Controller (PIDController) for The Buck Boost Converter”,Department of Electromechanical Engineering,The High Institute for Industry-Libya-Misrata.
11. [11] Mehmet Buğrahan K, İlhami Y “Pratikte Kullanılan Bazı Kayan Kipli Kontrol Tekniklerinin Teorik ve Deneysel İncelenmesi”2015.
12. [12] İrfan YAZICI” Model Referans Kayan Kipli Kontrolör Tabanlı Güç Sistem Kararlayıcı Tasarımı” 2008
13. [13] MU, L., GAO, C., CHEN, W., Research for discrete variable structure control systems, IEEE Intern. Conf. on Control and Automation, pp. 2644-2647, 2007.
14. [14] GAO, W., WANG, Y., HOMAIFA, A., Discrete time variable structure control systems, IEEE Trans. On Ind.Elect., 42, 2, pp. 117-122, 1995.
15. [15] MONSEES, G., Discrete-Time Sliding Mode Control, Ph.D. dissertation, Delft University of Technology, pp.1130, 2002.
16. [16] SamehBdran,MaShuyuan, SamoSaifullah andDr.HuangJie, “Comparison of PID, PolePlacement And LQR Controllers For SpeedRatio Control Of Continuously VariableTransmission (CVT)”, Mechatronic Center,Mechanical Engineering , Beijing Institute ofTechnology (BIT) , Beijing, China.
17. [17] CahitGezgin, Bonnie S. Heck, Richard M. Bass, “Control Structure Optimization of a Boost Converter: An LQR Approach”, IEEE PESC'97 Rec., pp. 901-907.
18. [18] Katsuhiko Ogata “Discrete-Time Control System” 1994.
19. [19] R. M. Murray “Control and Dynamical Systems”California Institute Of Technology.
20. [20] Ogata K. "Modern Control Engineering. New Jersey: Prentice Hall" 2002.
21. [21] Fraser, C. and Milne, J.1994. Electro-MechanicalEngineering: An Integrated Approach, IEEE Press, New Jersey.
22. [22] SARIOGLU, K. M., "DijitalKontrolSistemleri" BirsenYayınevi, İstanbul, 1998.
23. [23] Goodwin, G. C., Graebe, S. F. and Salgado, M.E. 2001. Control System Design, Prentice Hall Inc., New Jersey.
24. [24] GunesMahit, “Fuzzy and three-step control of refiner system to get stable freeness for recycled paper” Scientific Research and Essays Vol. 6(1), pp. 110-117, 4 January, 2011.
25. [25] Ö. Gündoğdu “Optimal-Tuning of PID Controller Gains Using Genetic Algorithms”Journal of Engineering Sciences 2005.
26. [26] Cao G., Lou C., and D. An, “Application of fuzzy self-tuning PID control to air conditioning system”, Heat Ventilating and Air Conditioning, vol. 34, No.10, 106-109, October 2004.