Controle Preditivo de Conjunto Finito (FCS-MPC) em Conversor Boost

Controle Preditivo
Eletrônica de Potência
Disponível
Extensão do FCS-MPC já validado em acionamentos DFIG (ControleDFIG) para a regulação de tensão de um conversor CC-CC Boost, com avaliação de desempenho frente ao PID clássico.
Data de Publicação

14 de julho de 2026

Objetivos

O Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) já foi validado no grupo para acionamentos trifásicos (repositório ControleDFIG). Este projeto propõe adaptar a mesma filosofia — otimização direta sobre o conjunto finito de estados de chaveamento, sem modulação PWM intermediária — a um conversor CC-CC Boost. Objetivos:

  • Modelar o conversor Boost em espaço de estados considerando explicitamente a natureza chaveada (chave aberta/fechada) e definir a função custo de rastreamento de tensão de saída;
  • Implementar o FCS-MPC em simulação (Python, MATLAB/Simulink ou PLECS) selecionando a cada período de amostragem o estado de chaveamento que minimiza a função custo;
  • Comparar o desempenho (erro de regulação, tempo de acomodação, frequência de chaveamento resultante) com um controlador PID clássico e, se disponível, com o MPC contínuo já usado no LabVirtual;
  • Avaliar o compromisso entre horizonte de predição, frequência de chaveamento (e portanto perdas) e qualidade de regulação.

Pré-requisitos

  • Eletrônica de Potência I (conversores CC-CC não isolados);
  • Sistemas de Controle II (representação em espaço de estados);
  • Programação em Python ou MATLAB/Simulink;
  • Desejável, não obrigatório: Tópicos Especiais em Controle (ementa cobre MPC/FCS-MPC).

Estrutura Sugerida para o Grupo Autogerenciado

  • Reuniões semanais de 1h entre os membros do grupo, com reunião quinzenal com o orientador para validação de resultados;
  • Entregáveis mensais: relatório curto documentando o que foi implementado, resultados de simulação e próximos passos;
  • Ferramentas: repositório Git compartilhado, notebooks/scripts versionados, quadro de tarefas (ex: GitHub Projects);
  • Divisão sugerida: um membro focado na modelagem do conversor e definição da função custo, outro na implementação do laço de otimização do FCS-MPC, outro na comparação com os controladores de referência (PID/MPC contínuo) e documentação.

Referências

  1. Rodriguez, J., & Cortes, P. (2012). Predictive Control of Power Converters and Electrical Drives. Wiley. [placeholder — confirmar edição/páginas]
  2. Vazquez, S., et al. (2017). Model Predictive Control for Power Converters and Drives: Advances and Trends. IEEE Transactions on Industrial Electronics. [placeholder — confirmar edição/páginas]
  3. Repositório ControleDFIG — implementação de referência do FCS-MPC já em uso no grupo.