Implémentation en temps réel d’un algorithme de linéarisation exacte entrée-état et prédictif pour la commande robuste de la tension de sortie d’un convertisseur CC-CC survolteur

El Aouni, Wassil (2022). Implémentation en temps réel d’un algorithme de linéarisation exacte entrée-état et prédictif pour la commande robuste de la tension de sortie d’un convertisseur CC-CC survolteur. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’utilisation des convertisseurs CC-CC survolteurs a augmenté significativement grâce à leur implémentation comme interfaces de puissance dans les microréseaux , les réseaux intelligents (RI) ainsi que dans les véhicules électriques. Les convertisseurs survolteurs adaptent la tension ou le courant de la source d’entrée aux spécifications de la charge à l’aide d’un algorithme de commande approprié qui est linéaire dans la majorité des cas. Toutefois, les algorithmes linéaires garantissent la stabilité et la satisfaction des performances souhaitées seulement autour d’un voisinage relativement restreint du point d’équilibre. La commande prédictive (MPC) des convertisseurs survolteurs a été proposée pour améliorer les performances du convertisseur et pour agrandir sa zone de fonctionnement. Toutefois, le MPC a été basée généralement sur le modèle linéaire approximé du convertisseur ce qui a contribué à une région d’opération relativement limitée. Ce travail, propose un algorithme MPC basé sur un modèle de convertisseur linéarisé d’une manière exacte. Le modèle du convertisseur est linéarisé selon une commande linéarisante entrée-état exacte (ILC) . Selon le meilleur de notre connaissance, ce serait le premier travail à présenter une implémentation en temps réel de la linéarisation exacte entrée-état associée à une commande prédictive MPC dans le contexte de la commande d’un convertisseur CC-CC survolteur. L’objectif de la linéarisation exacte est de continuer d’utiliser le même MPC linéaire à complexité réduite, tout en permettant l’extension de la zone de fonctionnement du convertisseur quand on le compare avec la commande linéaire classique. Les résultats de simulation et expérimentaux montrent que les performances statiques et dynamiques de la commande proposée sont de loin meilleures que celles de la commande linéaire standard.

Titre traduit

Real-time implementation of input-state exact linearization and model predictive control for robust voltage regulation of a DC-DC boost converter

Résumé traduit

The use of DC-DC step-up converters have increased significantly due to their implementation as power interfaces in microgrids (MGs), smart grids (SGs) and electrical vehicles. The step-up converters adapt the source voltage or current to the load specifications through an appropriate control algorithm which is linear in most cases. However, the linear algorithms guarantee mostly the system’s stability and desired performances only around a relatively small neighborhood of the equilibrium point. Model predictive controllers (MPC) were proposed to improve the converter’s performances and to broaden its operating region. However, MPC have been based mostly on the converter’s approximated linear model which contributed to a relatively narrow operating region. This work presents an MPC algorithm based on an exactly linearized converter’s model. The converter’s model is linearized according to an exact input state linearization control (ILC). To the best of our knowledge, this would be the first work to present a real-time implementation of input state linearization, combined with a predictive control (MPC) loop, in the context of dc-dc boost converters control. The objectif of the exact linearization is to keep using the same reduced complexity linear MPC, while at the same time, allowing the extension of the system’s operation area when compared with the classic linear control. The simulations and experimental results show that the proposed control static and dynamic performances are by far better than the ones of the standard linear control.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse présentée à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 125-127).
Mots-clés libres:	implémentation en temps réel, Commande prédictive, commande non-linéaire, commande linéarisante entrée-état
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Dessaint, Louis-A.
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	24 mai 2022 14:50
Dernière modification:	01 nov. 2022 17:56
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2988

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