Equivalencia entre diseño de control óptimo inverso y el control basado en pasividad por asignación de interconexión y amortiguamiento para convertidores electrónicos con modelo bilineal

• Oscar Danilo Montoya-Giraldo ^[1] ; Walter Gil-González ^[2] ; Gerardo Espinosa-Pérez ^[3]
  1. [1] Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Colombia

     
  2. [2] Universidad Tecnológica de Pereira

     Universidad Tecnológica de Pereira

     Colombia

     
  3. [3] Universidad Nacional Autónoma de México

     Universidad Nacional Autónoma de México

     México

     

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• Localización: Revista iberoamericana de automática e informática industrial ( RIAI ), ISSN-e 1697-7920, Vol. 23, Nº. 1, 2026, págs. 37-44
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • The connection between inverse optimal control design and passivity-based control using interconnection and damping assignment for electronic converters with bilinear models
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  • español

    Este trabajo presenta un analisis te ´ orico y pr ´ actico sobre la equivalencia entre el dise ´ no de control ˜ optimo inverso y el enfoque de ´ control basado en pasividad mediante la asignacion de interconexi ´ on y amortiguamiento, aplicados a convertidores electr ´ onicos de ´ potencia con dinamica bilineal. Se demuestra rigurosamente que, bajo condiciones espec ´ ´ıficas de diseno, ambos m ˜ etodos pueden ´ conducir a leyes de control equivalentes, capaces de garantizar estabilidad asintotica, pasividad del sistema en lazo cerrado y ´ minimizacion del funcional de costo asociado al comportamiento din ´ amico. La equivalencia propuesta se valida a trav ´ es de la ´ deduccion de expresiones anal ´ ´ıticas y su aplicacion a dos topolog ´ ´ıas representativas ampliamente estudiadas en la literatura: un convertidor elevador y un convertidor por fuente de corriente monofasico. Asimismo, se presenta una validaci ´ on experimental de la ´ ley de control mediante implementacion en tiempo real, confirmando su eficacia y robustez ante perturbaciones abruptas en la carga. ´ Los resultados obtenidos no solo resaltan la versatilidad de ambas tecnicas para el control preciso de convertidores electr ´ onicos, ´ sino que tambien ofrecen lineamientos generales para su extensi ´ on a sistemas m ´ as complejos, como topolog ´ ´ıas multinivel o redes electricas con integraci ´ on de energ ´ ´ıas renovables.

  • English

    This work presents a theoretical and practical analysis of the equivalence between inverse optimal control design and the interconnection and damping assignment passivity-based control approach, applied to power electronic converters with bilinear dynamics. It is rigorously demonstrated that, under specific design conditions, both methods can lead to equivalent control laws capable of ensuring asymptotic stability, closed-loop passivity, and minimization of the cost functional associated with the system’s dynamic behavior. The proposed equivalence is validated through the derivation of analytical expressions and their application to two representative converter topologies widely studied in the literature: a boost converter and a single-phase current source converter. Furthermore, experimental validation of the control law is provided through real-time implementation, confirming its effectiveness and robustness under abrupt load disturbances. The results not only highlight the versatility of both techniques for accurate control of power converters but also offer general design guidelines for their extension to more complex systems, such as multilevel topologies or power networks with high renewable energy penetration.