Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2023 - zeszyt 7

Design and Real Hardware Implementation of Fuzzy Logic Controller for DC-DC Boost Converter

Projekt i rzeczywista implementacja sprzetowa kontrolera Fuzzy Logic dla przetwornicy DC-DC Boost

10.15199/48.2023.07.19

nr katalogowy: 144165
10.15199/48.2023.07.19

Streszczenie

This research focuses on the practical and low-cost implementation of a fuzzy logic controller (FLC) for controlling the output voltage of a DC-DC boost converter. It is carried out using an ATmega2560-based Microcontroller of the Arduino Mega board under Matlab/Simulink environment. The developed FLC controller aims at driving the output voltage to follow the desired reference voltage signal whatever load or input voltage changes. The obtained results demonstrate the excellent performance of the proposed prototype in terms of dependability and precision in following the desired reference voltage. A comparative study with the PI conventional baseline controller shows that the developed FLC offers rapid dynamic response and better performance.

Abstract

Niniejsze badania koncentruj ˛a si ˛e na praktycznym i tanim wdro ˙zeniu kontrolera z logik ˛a rozmyt ˛a (FLC) do sterowania napi ˛eciem wyj ´sciowym przetwornicy podwy ˙zszaj ˛acej napi ˛ecie DC-DC. Odbywa si ˛e to za pomoc ˛a mikrokontrolera opartego na ATmega2560 płytki Arduino Mega w ´srodowisku Matlab/Simulink. Opracowany kontroler FLC ma na celu sterowanie napi ˛eciem wyj ´sciowym zgodnie z po ˙z ˛adanym sygnałem napi ˛ecia odniesienia niezale ˙znie od zmian obci ˛a ˙zenia lub napi ˛ecia wej ´sciowego. Uzyskane wyniki pokazuj ˛a doskonałe osi ˛agi proponowanego prototypu pod wzgl ˛edem niezawodno ´sci i precyzji w pod ˛a ˙zaniu za po ˙z ˛adanym napi ˛eciem odniesienia. Badanie porównawcze z konwencjonalnym kontrolerem bazowym PI pokazuje, ˙ze opracowany FLC zapewnia szybk ˛a reakcj ˛e dynamiczn ˛a i lepsz ˛a wydajno ´s ´c.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Łukasz J and Tarczewski, Tomasz and Grzesiak, Lech M.: DCDC converter based on silicon carbide (SiC) power devices with P+ based current controller, Przegl ˛ad Elektrotechniczny Elektrotechniczny, 92(6), pp. 18–24, Jun. 2016.
[2] Ahmad, S and Ali, A.: DC-DC converter based on silicon carbide (SiC) power devices with P+ based current controller Active disturbance rejection control of DC–DC boost converter: A review with modifications for improved performance, PrzeglIET Power Electronics, 12(18), pp. 2095–2107, 2019.
[3] Fathabadi, H.: Novel high efficient offline sensorless dualaxis solar tracker for using in photovoltaic systems and solar concentrators, Renewable Energy, 95, pp. 485–494, 2016.
[4] Dovudov, S. U., Dunaev, M. P., Zhiravetska, A., Plakhtii, O. A., Yunusov, R. M. and Safaraliev, M. K.: Analysis and comparison of energy indices of dc-dc pulse converters, Przegl ˛ad Elektrotechniczny Elektrotechniczny, 98(6), pp. 18–24, Jun. 2016.
[5] Ounnas, D., Guiza, D., Soufi, Y., and Maamri, M.: Hardware Implementation of Digital PID Controller for DC-DC Boost Converter, 4th IEEE International Conference on Power Electronics and their Applications (ICPEA), Elazig, Turkey, 2019.
[6] Dovudov, S. U., Dunaev, M. P., Zhiravetska, A., Plakhtii, O. A., Yunusov, R. M. and Safaraliev, M. K.: Analysis and comparison of energy indices of dc-dc pulse converters, Przegl ˛ad Elektrotechniczny Elektrotechniczny, 98(6), pp. 18–24, Jun. 2016.
[7] Pereira, L. F. D. S., Batista, E., de Brito, M. A., and Godoy, R. B.: A Robustness Analysis of a Fuzzy Fractional Order PID Controller Based on Genetic Algorithm for a DC-DC Boost Converter, Electronics, 11(12), pp. 1–21, Jun. 2022.
[8] Li, J., Pan, H., Long, X., and Liu, B.: Objective holographic feedbacks linearization control for boost converter with constant power load. International, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 134, pp.107310, 2022.
[9] Piansangsan, L., and Photong, C.: High efficiency high voltage gain boost converter using zero crossing switching multistage voltage-lift cells, Przegl ˛ad Elektrotechniczny, 96(6), pp. 69–73, Jun. 2022.
[10] Martinez-Treviño, B. A., El Aroudi, A., Vidal-Idiarte, E., CidPastor, A., and Martinez-Salamero, L: Sliding-mode control of a boost converter under constant power loading conditions, IET Power Electronics, 12(3), pp. 521–529, 2019.
[11] Qi, Q., Ghaderi, D., and Guerrero, J. M.: Sliding mode controller-based switched-capacitor-based high DC gain and low voltage stress DC-DC boost converter for photovoltaic applications, International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 125, pp.106496, 2021.
[12] Alsmadi, Y. M Utkin, V. Haj-ahmed, M. A. and Xu, L.: Sliding mode control of power converters: DC/DC converters, International Journal of Control, 91(11), pp. 2472–2493, 2018.
[13] Li, X., and Chen, X. A Multi-Index Feedback Linearization Control for a Buck-Boost Converter, Energies, 14(5), pp.1496, 2018.
[14] Alsmadi, Y. M Utkin, V. Haj-ahmed, M. A. and Xu, L.: Reduced-Order Backstepping Controller for POESLL DC–DC Converter Based on Pulse Width Modulation, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering, 43(2), pp. 219–228, 2019.
[15] Dissanayake,A. M., Ekneligoda, N. C.: Reduced-Order Backstepping Controller for POESLL DC–DC Converter Based on Pulse Width Modulation, Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering, 43(2), pp. 219– 228, 2019.
[16] Po, L., Ruiyu, L., Tianying, S., Jingrui,Z., and Zheng, F.: Composite adaptive model predictive control for DC–DC boost converters, IET Power Electronics, 11(10), pp. 1706–1717, 2018.
[17] Oucheriah, S. A. I. D.: Robust adaptive output feedback controller for a quadratic boost converter, ICIC Express Lett., Appl, 10(9), pp. 789–795, 2019.
[18] Hannan, M. A., Ghani, Z. A., Mohamed, A., and Uddin, M. N.: Real-time testing of a fuzzy-logic-controller-based gridconnected photovoltaic inverter system, IEEE transactions on Industry applications, 51(6), pp. 4775–4784, 2015.
[19] Belaidi, R., and Haddouche, A.: A multi-function gridconnected PV system based on fuzzy logic controller for power quality improvement, Przegl ˛ad Elektrotechniczny, 93(10), pp. 118–122,Oct 2017.
[20] Abdallah, A., Chaker, A., and Allaoui, T.: An adaptive RST fuzzy logic and an adaptive PI fuzzy logic controllers of a DFIG in Wind Energy Conversion, Przegl ˛ad Elektrotechniczny, 97(11), pp. 11–20,Nov 2021.
[21] Labidi, Z. R., Schulte, H., and Mami, A.: A systematic controller design for a photovoltaic generator with boost converter using integral state feedback control, Engineering, Technology and Applied Science Research, 9(2), pp. 4030–4036, 2019.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2023-7 , nr katalogowy 144165 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2023-7 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	70.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2023-7

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma