El presente artículo aplica los conceptos del control óptimo inverso para regular la tensión de salida de un circuito convertidor de potencia DC-DC elevador. El control óptimo inverso define a priori una señal de control óptima y busca a posteriori el funcional que esta última minimiza, facilitando la solución del problema de control óptimo tras evitar resolver explícitamente la ecuación de Hamilton Jacobi Bellman. Se plantean las ideas generales del método, definiendo las ecuaciones necesarias para calcular la ley de control óptima inversa. Posteriormente se realiza verificación numérica en MATLAB® para la acción de control, operando bajo la influencia de perturbaciones en el modelo del sistema. De los resultados de simulación obtenidos se confirma la pertinencia de la técnica para manipular el comportamiento dinámico del circuito. Trabajos futuros incluyen la validación en laboratorio para las predicciones teóricas propuestas.

La optimización aplicada al control automático permite obtener acciones de control que satisfacen no solo el objetivo de control, sino también la minimización de un determinado funcional de costo. Dinámicas complejas dificultan hallar la solución explícita de un problema de control óptimo. El control óptimo inverso evita la solución explícita de la ecuación de Hamilton-Jacobi-Bellman para determinar la ley óptima de control. Ilustrar la potencialidad del control óptimo inverso como alternativa para resolver problemas complejos de optimización en control. Se describe el problema de control óptimo para motivar el control óptimo inverso. Se formulan resultados matemáticos generales y se ilustra su aplicación a través de casos de ejemplo. Las formulaciones matemáticas presentadas son probadas analíticamente en casos del tipo óptimo cuadrático lineal (LQR) y óptimo inverso basado en funciones de control de Lyapuvov (LCF). Es posible formular un problema de control óptimo para sistemas de tipo no lineal, sin abordar la solución explícita del problema de optimización, mediante control óptimo inverso.

El paradigma híbrido (o de Sistemas Ciber-físicos) puede ser empleado para entender (modelar) o manipular (controlar) el comportamientodinámico de sistemas. Este artículo aborda el modelado desde una perspectiva híbrida para describir la dinámica de un circuito convertidorde potencia bajo la acción de un controlador encendido-apagado, a través de una formulación basada en conjuntos. Este enfoque esnovedoso en cuanto permite formular reglas genéricas pero formales, a partir de transiciones entre modos de operación del sistema, lo cualfacilita su posterior implementación computacional en entornos de simulación. De hecho, se muestra como el sistema controlado puedeexplicarse en términos de la unión de los conjuntos que describen el circuito y su control. Resultados generados en un simulador comercialde circuitos replican las predicciones obtenidas tras evaluar las reglas de conjuntos propuestas, representando un paso importante en elcamino hacia la comprensión del comportamiento dinámico de sistemas discontinuos más complejos.

Recibido: 5 de agosto del 2013. Aprobado: 10 de octubre del 2013.Cómo citar este artículo: J. A. Flórez-Vargas y R. Alzate-Castaño, "Control híbrido conmutado como alternativa tecnológica para la eficiencia energética". Ingeniería Solidaria, Vol. 9, No. 16, pp. 81-87, Dic., 2013. Resumen. El presente artículo presenta técnicas de control híbrido como solución potencial al problema de regulación de los niveles de tensión a la salida de circuitos convertidores de potencia, para el mejoramiento de su eficiencia energética. Los sistemas de ejemplo corresponden con un convertidor dc-dc tipo Buck y un convertidor ac-dc tipo rectificador controlado basado en scr. Se presenta una metodología para implementación de algoritmos de control híbrido dividida en tres pasos: modelado matemático, análisis numérico e implementación física. Se consideran como técnicas de ejemplo el control por modos deslizantes smc y el control óptimo conmutado. Los mejores resultados en la práctica se obtienen con la técnica smc. Los trabajos complementarios incluyen la revisión de aspectos prácticos para mejorar el desempeño del control óptimo y la aplicación de la metodología presentada en niveles de potencia mayores que permitan tener un impacto a escala industrial.Palabras clave: control deslizante, control óptimo, convertidor de potencia, fpaa, fpga, sistemas dinámicos híbridos. Switched Hybrid Control as an Alternative Energy Efficiency Technologyabstract. This article presents hybrid control techniques as a potential solution to the problem of regulating output voltage levels from power conversion circuits to improve their energy efficiency. The example systems correspond to a dc-dc Buck converter and an ac-dc Silicon Controlled Rectifier (scr) converter. A methodology is presented for implementing hybrid control algorithms in three steps: mathematical modeling, numerical analysis, and physical implementation. Sliding Mode Control (smc) and optimal switched control are the example techniques considered. The best results in practice were obtained with the smc technique. Complementary work included the review of practical aspects to improve the performance of optimal control and the application of the methodology at greater power levels that produce effects on an industrial scale.Keywords: sliding control, optimal control, power converter, fpaa, fpga, hybrid dynamic systems. Controle híbrido comutado como alternativa tecnológica para a eficiência energéticaResumo. O presente artigo apresenta técnicas de controle híbrido como solução potencial para o problema de regulação dos níveis de tensão na saída de circuitos convertedores de potência, para o melhoramento de sua eficiência energética. Os sistemas de exemplo correspondem com um conversor dc-dc tipo Buck e um conversor ac-dc tipo retificador controlado baseado em scr. Apresenta-se uma metodologia para implementação de algoritmos de controle híbrido dividida em três passos: modelado matemático, análise numérica e implementação física. Consideram-se como técnicas de exemplo o controle por...

El presente artículo presenta resultados de implementación de algoritmos de control de disparo sobre un circuito convertidor de potencia del tipo rectificador controlado. La novedad de la implementación está constituida por la plataforma de ejecución basada en tecnología de arreglos analógicos programables por campo FPAA. Se verifica la acción de técnicas de control proporcional, PID y de modos deslizantes para regular la tensión de salida del circuito hacia una carga (bombilla) ante la acción de perturbaciones. Los resultados obtenidos permiten mostrar la potencialidad de la tecnología de implementación propuesta para aplicaciones de circuitos reconfigurables en electrónica de potencia.