Robust control of buck-boost converter using sliding mode controller
Kayan kipli denetım kontrol kullanarak buck-boost dönüştürücünün gürbüz kontrolü
- Tez No: 830652
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA TEKE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankırı Karatekin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu tez çalışması, buck-boost dönüştürücülerde sağlam kontrol için en uygun stratejiyi belirlemek amacıyla Kayan Kipli Kontrolü (SMC) ve Oransal-Entegral-Türevsel (PID) denetleyicilerin kapsamlı bir karşılaştırmalı analizini yapmaktadır. Özel bir odak, yenilenebilir enerji sistemleri, elektrikli araçlar ve değişken hızlı sürücüler gibi birçok endüstride hayati unsurlar olarak kabul edilen bu dönüştürücülerin performansını ve güvenilirliğini artırmak üzerinedir. Bu uygulamalarda daha yüksek verimlilik ve güvenilirlik için artan bir talep nedeniyle, belirsizlikleri, parametre değişikliklerini ve dış etkileşimleri performanstan ödün vermeden etkili bir şekilde yönetebilecek kontrol sistemleri için kritik bir ihtiyaç belirlenmiştir. Bu ihtiyaca yanıt olarak, çalışma öncelikle SMC ve PID denetleyicilerin altında yatan teorik temelleri ve mekanizmaları incelemektedir. SMC, sistem belirsizlikleri ve dış etkileşimlere karşı sağlamlığı ile tanınmaktadır. Bu denetleyicinin iki fazda, ulaşma fazı ve kayma fazı, çalışması incelenmiş, böylece istikrarın korunduğu ve istenen çıkışın bile zorlu koşullar altında takip edildiği garanti edilmiştir. Diğer yandan, endüstriyel uygulamalarda geleneksel olarak tercih edilen PID denetleyicilerin üç bileşenli bir strateji oransal, entegral ve türevsel kullanımı analiz edilmiştir. Bu denetleyicilerin, belirsizliklere ve parametre değişikliklerine maruz kaldıklarında sıklıkla performans kaybına uğradığı görülmüştür. Çalışma, bu zorluklara karşı sağlam olabilecek bir kayan mod denetleyicisinin inşası ve değerlendirmesini amaçlamaktadır. Bu inşa, endüstriyel uygulamalarda geleneksel olarak tercih edilen iyi ayarlanmış bir PID denetleyici ile karşılaştırılmıştır. Her iki denetleyicinin de özgül performans kriterlerine göre tasarımı, modellemesi ve ayarı yapılmıştır. Ardından, çalışma tarafından denetleyicilerin, stabilite, sağlamlık, dinamik tepki hızı, izleme hassasiyeti ve dış etkileşim reddetme kapasitesini içeren bir dizi performans indeksi temelinde değerlendirmesi yapılmıştır. Teorik değerlendirmelere, matematiksel kanıtlar ve simülasyon modelleri ile destek sağlanmış, deneysel doğrulama için temel oluşturulmuştur. Sonuçlar, SMC ve PID denetleyicilerin hem güçlü yönlerini hem de zayıf yönlerini aydınlatmaktadır. SMC tarafından üstün sağlamlık ve dış etkileşim reddetme yeteneği gösterilmiş, ancak tasarım ve ayarlama konusunda karmaşıklıklar olabileceği belirtilmiştir. PID denetleyiciler, uygulaması daha kolay olsa da, belirsizlikler ve parametre değişikliklerini etkili bir şekilde ele alamadıkları gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
A comprehensive comparative analysis of Sliding Mode Control (SMC) and Proportional-Integral-Derivative (PID) controllers is conducted by this thesis study to determine the optimal strategy for robust control in buck-boost converters. A particular focus is placed on enhancing the performance and reliability of these converters, which are recognized as crucial elements in several industries, including renewable energy systems, electric vehicles, and variable-speed drives. Due to an ever-increasing demand for higher efficiency and reliability in these applications, a critical need for control systems that can effectively manage uncertainties, parameter variations, and external disturbances without compromising on performance is identified. In response to this need, the theoretical foundations and mechanisms underlying both SMC and PID controllers are first examined by the study. SMC is renowned for its robustness against system uncertainties and disturbances. The operation of this controller in two phases, the reaching phase and the sliding phase, is studied, ensuring that stability is maintained and the desired output is followed even under challenging conditions. On the other hand, the use of a three-component strategy—proportional, integral, and derivative by PID controllers, which are traditionally favored in industrial applications, is analyzed. These controllers are found to often suffer from performance degradation when subjected to uncertainties and parameter variations. The construction and assessment of a sliding mode controller that can be robust against these challenges is aimed for by the study. This construction is benchmarked against a well-tuned PID controller, traditionally considered the choice in industrial applications. Designing, modeling, and tuning of both controllers to specific performance criteria are then undertaken. Subsequently, an evaluation of the controllers based on a series of performance indices that include stability, robustness, dynamic responsiveness, tracking precision, and disturbance rejection capacity is performed by the study. Support for the theoretical evaluations is provided by mathematical proofs and simulation models, establishing the grounds for experimental validation. The strengths and weaknesses of both SMC and PID controllers is achieved by the results. Superior robustness and disturbance rejection are demonstrated by SMC but complexities in design and tuning may be involved. PID controllers, although easier to implement, are shown to have limitations in effectively handling uncertainties and parameter variations.
Benzer Tezler
- Hibrit bir sistemin yüksek verimli ve dayanıklı MPPT denetimi.
A high efficient and robust MPPT control of a hybrid system.
RUHİ ZAFER ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KORHAN KAYIŞLI
- Use of DCR-optimized natural switching surfaces in the second-order sliding mode control of DC/DC buck and boost converters and current limiting methods
DA/DA buck ve boost dönüştürücülerin ikinci derece kayan kipli kontrolünde DAD-optimize doğal anahtarlama yüzeylerinin kullanılması ve akım limitleme metotları
MERT ALTUNSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER MORGÜL
- PV system connected to grid through DC/DC buck-boost converter and DC/AC unipolar switching inverter
Şebekeye DC/DC alçaltıcı-yükseltici ve DC/AC inverter aracılığı ile bağlı PV sistem
ENES DURBABA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYUP AKPINAR
- Development of a fuel cell energy controller design for an electric vehicle engine via a PSO-PID robust control algorithm
Yakıt hücresi enerji kontrolörünün geliştirilmesi elektrikli araç motoru tasarımı PSO-PID sağlam kontrol algoritması
ALI KHALEEL MURAD AL-BAYATI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Okan ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ALTÜRK
- Kalman filter based state and parameter estimator applications in DC/DC converter systems
DA/DA çevirici sistemlerinde kalman filtre tabanlı durum ve parametre tahmincisi uygulamaları
MUHAMMED YUSUF CANDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT ANKARALI