Levantamento parametrico e controle fracionario não comensuravel aplicado a um conversor step down em cascata

dc.contributor.advisor1Ayres Junior, Florindo Antonio de Carvalho
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1919442364965261eng
dc.contributor.referee1Bessa, Iury Valente de
dc.contributor.referee2Gomes, Marcus Ciro Martins
dc.creatorRibeiro, Ewerton Andrey Godinho
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0187470129136467eng
dc.date.issued2025-08-22
dc.description.abstractThis dissertation presents the development, implementation, and analysis of fractional order PID controllers applied to voltage regulation in cascaded DC/DC Buck converters. The research is based on the premise that passive components such as capacitors and in ductors, when subjected to long operating cycles or specific conditions, exhibit non-ideal behaviors, with memory effects and history-dependent dynamics. Such characteristics motivate the application of fractional calculus for more accurate modeling and control of these systems. Initially, the theoretical foundations of fractional calculus and numerical methods are presented, with emphasis on classical definitions of non-integer order derivatives and special functions such as the Mittag-Leffler function. Subsequently, both classical and fractional modeling of the Buck converter are carried out, considering its closed-loop operation with a cascaded structure. To identify the memory-related parameters of the components, experiments with RC and RL circuits are conducted, employing numerical fitting techniques and time-response analysis to estimate the asso ciated fractional exponents. The tuning process of the fractional controllers is performed based on the classical fractional-order pole placement approach (classical FOPP) as well as the non-commensurate fractional-order pole placement (NCFOPP). These methods are applied in a simulation environment and later validated in an experimental setup, allowing the observation of different fractional orders. As graphically demonstrated, the controller achieved good performance. Therefore, this work shows that the use of fractional controllers, combined with memory-effect modeling and the application of non-integer NCFOPP techniques, represents a promising alternative for control systems, contributing to the advancement of control strategies that can be applied in engineering practice.eng
dc.description.resumoEsta dissertação apresenta o desenvolvimento, implementação e análise de controlado res PID de ordem fracionária aplicados à regulação de tensão em conversores CC/CC do tipo Buck em cascada. A pesquisa parte da premissa de que componentes passivos como capacitores e indutores, quando submetidos a longos ciclos de operação ou condições específicas, exibem comportamentos não ideais, com efeitos de memória e dinâmica dependentes do histórico. Tais características motivam a aplicação do cálculo fracionário para modelagem e controle mais precisos desses sistemas. Inicialmente, são apresentados os fundamentos teóricos do cálculo fracionário e do cálculo numérico, com destaque para definições clássicas de derivadas de ordem não inteira e funções especiais como a de Mittag-Leffler. Em seguida, realiza-se a modelagem clássica e fracionária do conversor Buck, considerando sua operação em malha fechada com estrutura em cascata. Para o levantamento de parâmetros de memória dos componentes, são conduzidos experimentos com circuitos RC e RL, utilizando técnicas de ajuste numérico e análise de resposta temporal para estimar os expoentes fracionários associados. O processo de sintonia dos controladores fracionários é realizado com base na abordagem de alocação de polos fracionária clássica (FOPP clássico) quanto a alocação de polos fracionária não comensurável (NCFOPP). Esses métodos são aplicados em ambiente de simulação e, posteriormente, validados em uma planta experimental, permitindo observar o comportamento das diferentes ordens fracionárias. Como resultado demostrados graficamente, obteve-se um bom desempenho do controlador. Portanto, este trabalho demonstrou que o uso de controladores fracionários, aliados à modelagem com efeitos de memória e à aplicação de técnicas de NCFOPP de ordem não inteira, representa uma alternativa promissora para o sistema de controle, contribuindo para o avanço das técnicas de controle que pode ser aplicadas nas práticas de engenharia.eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationRIBEIRO, Ewerton Andrey Godinho. Levantamento parametrico e controle fracionario não comensuravel aplicado a um conversor step down em cascata. 2025. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2025.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11190
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétricaeng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/pt_BR
dc.subjectControle fracionáriopor
dc.subjectCálculo fracionáriopor
dc.subjectConversor Step Downpor
dc.subjectAlocação de polospor
dc.subjectEletrônica de potênciapor
dc.subject.cnpqENGENHARIASeng
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/88044/DISS_EwertonRibeiro_PPGEE.jpg*
dc.titleLevantamento parametrico e controle fracionario não comensuravel aplicado a um conversor step down em cascataeng
dc.title.alternativeParametric Survey and Incommensurate Fractional Control Applied to a Cascaded Step-Down Convertereng
dc.typeDissertaçãoeng

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