Projetos de Controladores Fracionários e Preditivos com Testabilidade Usando FPGA-in-the-Loop
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/5558 |
Resumo: | This work presents a new method of tuning robust FOPID controllers that exhibit iso- damping property, using differential evolution algorithm and L2 norm order reduction algorithm for linear systems. Furthermore, it is presented a multivariable predictive controller based on orthonormal Laguerre functions and with a prescribed degree of stability to be compared with the FOPID proposed. For the validation of both controllers in MATLAB®/Simulink environment, the FPGA-in-the-loop tool was used along with a matrix library for the elaboration of VHDL codes. Thus, the FOPID and MPC controllers were designed to control the operating duty cycle of a Boost converter with constraints, and experimental simulations were performed using a test bench with FPGA to validate both methods. The results of the controllers aforementioned were satisfactory, and in general, the MPC-Boost presented superior dynamic response, however with a higher computational burden as related to the FOPID controller. Finally, this thesis extrapolates the application of a predictive control GPC for tracking polynomial references with orthogonal Laguerre functions, restrictions on the control variable and stability prescription over multivariable systems. The VHDL code elaboration for the GPC type m was compared with its proposed mathematical model, and the results with FPGA-in-the-loop simulation corroborated the method. |
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This work presents a new method of tuning robust FOPID controllers that exhibit iso- damping property, using differential evolution algorithm and L2 norm order reduction algorithm for linear systems. Furthermore, it is presented a multivariable predictive controller based on orthonormal Laguerre functions and with a prescribed degree of stability to be compared with the FOPID proposed. For the validation of both controllers in MATLAB®/Simulink environment, the FPGA-in-the-loop tool was used along with a matrix library for the elaboration of VHDL codes. Thus, the FOPID and MPC controllers were designed to control the operating duty cycle of a Boost converter with constraints, and experimental simulations were performed using a test bench with FPGA to validate both methods. The results of the controllers aforementioned were satisfactory, and in general, the MPC-Boost presented superior dynamic response, however with a higher computational burden as related to the FOPID controller. Finally, this thesis extrapolates the application of a predictive control GPC for tracking polynomial references with orthogonal Laguerre functions, restrictions on the control variable and stability prescription over multivariable systems. The VHDL code elaboration for the GPC type m was compared with its proposed mathematical model, and the results with FPGA-in-the-loop simulation corroborated the method. |
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