Estudio del modelado y control de una fuente de poder conmutada de configuración elevadora.

Abstract

En este trabajo de tesis se presenta el procedimiento de diseño e implementación de controladores con entrada de control saturada. Este enfoque de control es aplicado a una fuente de poder conmutada de configuración elevadora, también llamada convertidor elevador, para resolver el problema de regulación del voltaje de salida. El procedimiento de diseño del controlador no considera la presencia de la resistencia del inductor ni otras características intrínsecas de sus componentes. Se presenta una introducción al modelado aunado a la motivación del problema de control así como el re-estudio de un controlador ya reportado en la literatura y la propuesta de dos controladores. Estos a su vez, son respaldados por el análisis de estabilidad en el sentido de Lyapunov de las ecuaciones de lazo cerrado. También se presentan simulaciones y experimentos que muestran su acuerdo con el análisis teórico de estos controladores, incluso en presencia de una entrada de control con saturación estricta. Para los dos últimos, se prueba que las ecuaciones de lazo cerrado tienen una estructura de sistemas en cascada, lo cual permite comprobar estabilidad conforme a la teoría conocida. Finalmente se realiza una comparativa del desempeño experimental entre los dos últimos controladores. __________________________________ This thesis addresses the design procedure and implementation of controllers with constrained control input. This control approach is applied to a boost type switched power supply, also known as boost converter, to solve the output voltage regulation problem. The design procedure of the controller does not considers inductor resistance nor other intrinsic characteristics of its components either. It is presented an introduction to the modeling jointly with a control problem motivation. A restudy of a previously reported controller in literature and the proposal of two controllers are presented as well. These controllers are supported by Lyapunov stability analysis of closed loop equations. Also, simulations and experiments states their agreement with theoretical analysis of these controllers, even in presence of a hard control input constraint. For the last two, closed loop equations are proven to have a cascaded system structure, and this allows to assure stability according to known theory. Finally a comparison of experimental performance between last two controllers is carried out.