Design and real hardware implementation of fuzzy logic controller for DC-DC boost converter

• Autorzy: Dhaouadi Amir , Ounnas Djamel , Soufi Youcef , Tidjani Naoual

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.07.19

Warianty tytułu

PL

Projekt i rzeczywista implementacja sprzetowa kontrolera fuzzy logic dla przetwornicy DC-DC boost

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

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.

PL

Niniejsze badania koncentrują się na praktycznym i tanim wdrożeniu kontrolera z logiką rozmytą (FLC) do sterowania napięciem wyjściowym przetwornicy podwyższającej napięcie DC-DC. Odbywa się to za pomocą mikrokontrolera opartego na ATmega2560 płytki Arduino Mega w środowisku Matlab/Simulink. Opracowany kontroler FLC ma na celu sterowanie napięciem wyjściowym zgodnie z pożądanym sygnałem napięcia odniesienia niezależnie od zmian obciążenia lub napięcia wejściowego. Uzyskane wyniki pokazują doskonałe osiągi proponowanego prototypu pod względem niezawodności i precyzji w podążaniu za pożądanym napięciem odniesienia. Badanie porównawcze z konwencjonalnym kontrolerem bazowym PI pokazuje, ˙ze opracowany FLC zapewnia szybką reakcję dynamiczną i lepszą wydajność.

Słowa kluczowe

EN

boost converter; fuzzy logic controller; Arduino Mega

PL

przetwornica boost; kontroler logiki rozmytej; Arduino Mega

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 7
• Strony: 101--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dhaouadi Amir

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Sciences and Technology, Echahid Cheikh Larbi Tebessi university, Tebessa, Algeria

autor

Ounnas Djamel

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Sciences and Technology, Echahid Cheikh Larbi Tebessi university, Tebessa, Algeria

autor

Soufi Youcef

• Department of Electrical Engineering, Faculty of Sciences and Technology, Echahid Cheikh Larbi Tebessi university, Tebessa, Algeria

autor

Tidjani Naoual

• Institute of Electrical Engineering, Faculty of Science and Technology, Djilali Bounaama Khemis Miliana University, Algeria

Bibliografia

• [1] Łukasz J and Tarczewski, Tomasz and Grzesiak, Lech M.: DC-DC converter based on silicon carbide (SiC) power devices with P+ based current controller, Przegląd 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 dual-axis 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, Przegląd 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, Przegląd 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, Przegląd Elektrotechniczny, 96(6), pp. 69–73, Jun. 2022.
• [10] Martinez-Treviño, B. A., El Aroudi, A., Vidal-Idiarte, E., Cid Pastor, 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 Back-stepping 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 grid-connected photovoltaic inverter system, IEEE transactions on Industry applications, 51(6), pp. 4775–4784, 2015.
• [19] Belaidi, R., and Haddouche, A.: A multi-function grid-connected PV system based on fuzzy logic controller for power quality improvement, Przegląd 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, Przegląd 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.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).