Avaliação de funções objetivos baseadas em IAE e ITAE para ajuste de controlador PID em conversores buck em sistemas espaciais

Autores

  • Italo Pinto Rodrigues Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais / Centro Universitário de Volta Redonda
  • Isabela Raposo Cardoso Sabino
  • Matheus da Silva Câmara
  • Matheus Henrique Bernardes Alves Machado
  • Péricles Guedes Alves

DOI:

https://doi.org/10.47385/cadunifoa.v19.n54.4898

Palavras-chave:

Algoritmo Genético, Ajuste PID, Conversor Buck

Resumo

O ajuste preciso dos ganhos do controlador PID é fundamental para garantir uma regulação eficaz do sistema, atingindo os critérios de estabilidade desejados e minimizando erros. Diversas técnicas de ajuste de PID foram testadas na literatura, mas algumas podem resultar em desempenhos subótimos. Neste contexto, o uso de algoritmos genéticos mostra-se promissor para aprimorar o ajuste do controlador PID. Este estudo aborda a aplicação desse algoritmo para ajustar os parâmetros PID de um conversor buck, considerando diferentes funções objetivos na descrição do problema de otimização. Os resultados obtidos foram satisfatórios, destacando a superioridade do PID otimizado em comparação ao PID ajustado pelo método de relé. O resultado mais relevante foi que o ajuste otimizado utilizando a função objetivo IAE demonstrou ser significativamente mais eficaz, apresentando cerca de 46% de melhoria em comparação ao método de relé, enfatizando a eficácia dos algoritmos genéticos na otimização de controladores PID em sistemas espaciais.

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Referências

ÅSTRÖM, K.; HÅGGLUND, T. Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and amplitude margins. Automatica, v. 20, n. 5, p. 645–651, 1984. ISSN 0005-1098. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0005109884900141>.

ÅSTRÖM, K.; HÅGGLUND, T. The future of pid control. Control Engineering Practice, v. 9, n. 11, p. 1163–1175, 2001. ISSN 0967-0661. PID Control. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967066101000624>.

BORIN, L. C. et al. Robust pid controllers optimized by pso algorithm for power converters. In: 2019 IEEE 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC). [S.l.: s.n.], 2019. p. 1–6.

CALVO-ROLLE, J. L. et al. A hybrid intelligent system for pid controller using in a steel rolling process. Expert Systems with Applications, v. 40, n. 13, p. 5188–5196, 2013. ISSN 0957-4174. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0957417413001632>.

CHANG, K. et al. Numerical study of fuzzy-pid dual-layer coordinated control strategy for high temperature uniformity of space lithium-ion battery pack based on thermoelectric coolers. Journal of Energy Storage, v. 56, p. 105952, 2022. ISSN 2352-152X. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X22019405>.

CHEN, J. et al. Large-signal stable composite control for the source dc-dc converter of onboard dc microgrid. Energy Reports, v. 9, p. 229–238, 2023. ISSN 2352-4847. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352484722025756>.

CHIU, S.-Y.; KIM, K. A. System analysis and design for multiconverter electrical power systems in nanosatellites. IEEE Journal on Miniaturization for Air and Space Systems, v. 4, n. 1, p. 41–53, 2023.

COPANI, G. et al. New metals remanufacturing business models in automotive industry. Procedia CIRP, v. 112, p. 436–441, 2022. ISSN 2212-8271. 15th CIRP Conference on Intelligent Computation in ManufacturingEngineering, 14-16 July 2021. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827122011763>.

GOLDBERG, D. E. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. 1st. ed. Boston, MA, USA: Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1989. ISBN 0201157675.

IBRAHIM, A. A. et al. Modeling and control of a charge/discharge unit of electric power system for low earth orbit satellites. In: 2019 International Conference on Innovative Trends in Computer Engineering (ITCE). [S.l.: s.n.], 2019. p. 408–413.

ISERMANN, R. Digital Control Systems: Volume 1: Fundamentals, Deterministic Control. 2. ed. [S.l.]: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1989. v. 1. ISBN 978-3-642-86419-3,978-3642-86417-9.

JOSEPH, S. B. et al. Metaheuristic algorithms for pid controller parameters tuning: review, approaches and open problems. Heliyon, v. 8, n. 5, p. e09399, 2022. ISSN 2405-8440. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844022006879>.

KALAVANI, F. et al. A contemporary review of the applications of nature-inspired algorithms for optimal design of automatic generation control for multi-area power systems. ARTIFICIAL INTELLIGENCE REVIEW, SPRINGER, VAN GODEWIJCKSTRAAT 30, 3311 GZ DORDRECHT, NETHERLANDS, v. 51, n. 2, p. 187–218, FEB 2019.

MAGALHÃES, R. O. d.; MOREIRA, H. J. P. Space power topology selection and its system level modeling and control. Journal of Aerospace Technology and Management, v. 12, n. 1, p. e2720, 2020. ISSN 1984-9648. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.5028/jatm.v12.1158>. Acesso em: 14 nov. 2023.

MATTOS, E. et al. Um procedimento de projeto de controladores pid para conversores cc-cc com validação em hardware-in-the-loop. In: SEMINAR ON POWER ELECTRONICS AND CONTROL (SEPOC 2021), 2021, Santa Maria. Proceedings... 2021. p. –. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.53316/sepoc2021.052>. Acesso em: 30 maio 2023.

OGATA, K. Modern Control Engineering. 5. ed. [S.l.]: Prentice Hall, 2010. (Instrumentation and controls series). ISBN 9780136156734. Citado na página 4.

RODRIGUES, I. P. et al. Modeling satellite battery aging for an operational satellite simulator. Advances in Space Research, v. 67, n. 6, p. 1981–1999, 2021. ISSN 0273-1177. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117720309042>.

SEVERNS, R. P.; BLOOM, G. E. Modern DC-to-DC Switchmode Power Converter Circuits. 1st. ed. San Rafael, California, USA: Bloom, 1985. ISBN 0442213964; 9780442213961.

SOMEFUN, O. A.; AKINGBADE, K.; DAHUNSI, F. The dilemma of pid tuning. Annual Reviews in Control, v. 52, p. 65–74, 2021. ISSN 1367-5788. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1367578821000407>.

XU, D.; ZHANG, D. Chapter 25 - power electronics systems in satellites. In: BLAABJERG, F. (Ed.). Control of Power Electronic Converters and Systems. Academic Press, 2018. p. 369–400. ISBN 978-0-12-816136-4. Disponível em: <https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128161364000269>.

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Publicado

02-07-2024

Como Citar

PINTO RODRIGUES, Italo; RAPOSO CARDOSO SABINO, Isabela; DA SILVA CÂMARA, Matheus; BERNARDES ALVES MACHADO, Matheus Henrique; GUEDES ALVES, Péricles. Avaliação de funções objetivos baseadas em IAE e ITAE para ajuste de controlador PID em conversores buck em sistemas espaciais. Cadernos UniFOA, Volta Redonda, v. 19, n. 54, p. 1–10, 2024. DOI: 10.47385/cadunifoa.v19.n54.4898. Disponível em: https://revistas.unifoa.edu.br/cadernos/article/view/4898. Acesso em: 2 jul. 2024.

Edição

Seção

Tecnologia e Engenharias

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