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Título: Aplicação de controle preditivo baseado em modelo com restrição de função custo em conversores chaveados
Autor(es): COSTA, Lucas Gabriel Pedroso de Lima
Palavras-chave: Controle preditivo baseado em modelo (MPC); Conjunto de controle finito; Restrição de função custo; Conversores chaveados CC-CC; Eletrônica de potência
Data do documento: 25-Fev-2025
Citação: COSTA, Lucas Gabriel Pedroso Lima. Aplicação de controle preditivo baseado em modelo com restrição de função custo em conversores chaveados. 2025. 128f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Curso de Engenharia de Controle e Automação, Departamento de Engenharia Elétrica, Centro de Tecnologia e Geociências, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2025.
Abstract: Com a crescente necessidade de um uso mais consciente dos recursos energéticos do planeta, a adoção de fontes renováveis de energia tem se expandido continuamente, com o objetivo de reduzir os impactos ambientais. Nesse contexto, a conversão eficiente de energia torna-se fundamental. Os conversores chaveados desempenham um papel essencial na integração dessas fontes à rede elétrica, exigindo estratégias de controle que lidem com a intermitência das fontes renováveis. Quando aplicados a sinais de corrente contínua (CC), esses conversores são frequentemente controlados por malhas baseadas em ações proporcional-integral-derivativas (PID) ou em estruturas de avanço e atraso de fase. Este trabalho investiga o uso do Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) com restrições na função custo como alternativa ao MPC convencional para o controle de conversores chaveados, propondo cinco funções custo diferentes. A pesquisa é realizada por meio de simulação computacional no ambiente MATLAB/Simulink. O conversor chaveado utilizado para aplicar o MPC aprimorado é o conversor buck. A partir da análise do funcionamento do conversor, são extraídos modelos matemáticos que representam sua dinâmica, essenciais para a operação do MPC. Devido à natureza discreta do conversor, utilizou-se a variação FCS-MPC, que emprega um conjunto de controle finito. Cinco variações de restrições de função custo foram propostas, com o objetivo de mitigar o sobressinal na resposta dinâmica, baseando-se em uma segunda previsão do comportamento do conversor em termos de tensão e corrente. As figuras de mérito utilizadas para garantir uma operação ótima do MPC foram: a Integral do Erro Absoluto (IAE), a Integral do Erro Quadrático (ISE), a Integral do Tempo multiplicado pelo Erro Absoluto (ITAE) e a Integral do Tempo multiplicado pelo Erro Quadrático (ITSE). Os resultados obtidos demonstraram que os cinco algoritmos FCS-MPC propostos apresentam respostas mais rápidas e melhores desempenhos dinâmicos do que o FCS-MPC convencional, além das estruturas de controle clássicas em malha simples e malha dupla. A aplicação do controle ótimo mostrou-se sensível a variações paramétricas, mas eficaz na rejeição de perturbações nas variáveis medidas do conversor.
URI: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/62410
Aparece nas coleções:(TCC) - Engenharia de Controle e Automação

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