Neural control of a boost converter: GRU modelling and reinforcement learning

Authors

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13709

Keywords:

Reinforcement learning control, Nonlinear system identification, Machine Learning, Learning for control, Data-based control, Identification for control, Model Validation

Abstract

This paper presents a neural control strategy applied to a DC/DC boost converter, combining plant identification using a recurrent GRU network with the design of a reinforcement learning controller. The control problem is formulated considering
an inner current loop and an outer voltage loop. A GRU network is trained to reproduce the converter dynamics from the duty cycle, inductor current, output voltage and load current, predicting increments rather than absolute values to mitigate error
accumulation. This neural plant is used as the training environment for a TD3 agent, whose action is the duty cycle. The resulting controller is integrated into a cascaded structure with an external PI voltage loop and implemented on an experimental platform
based on Imperix modules, validating its tracking capability and disturbance rejection on a real converter.

Author Biographies

  • Carolina Albea Sánchez, Universidad de Sevilla

    C. Albea recibió el doctorado en Control Automático por la Universidad de Sevilla, España, y la Universidad de Grenoble, Francia, en 2010. Entre 2010 y 2011, ocupó una posición postdoctoral en el campus CEA-LETI Minatec de Grenoble, Francia, trabajando en el control de circuitos nanoelectrónicos. Entre 2011 y 2020, fue profesora asociada en la Universidad de Toulouse III, Université Paul Sabatier, y desarrolló su investigación en el LAAS-CNRS. Desde 2020, trabaja en la Universidad de Sevilla, España, donde es catedrática. En 2023 recibió el premio IFAC Nonlinear Analysis: Hybrid Systems Paper Prize. Además, actúa como editora asociada en varias revistas y conferencias internacionales, y es miembro de la Asamblea General de EUCA. Sus intereses de investigación incluyen los sistemas dinámicos híbridos, sistemas conmutados, sistemas multiagente, control de convertidores electrónicos y control de microrredes.

  • Alexandre Seuret, Universidad de Sevilla

    A. Seuret recibió el doctorado en Control Automático por la École Centrale de Lille y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Lille en 2006. Tras ocupar dos posiciones postdoctorales de un año en la Universidad de Leicester, Reino Unido, y en el Royal Institute of Technology, KTH, en Estocolmo, Suecia, obtuvo en 2008 una posición como investigador del CNRS, primero en el GIPSA-Lab de Grenoble hasta 2012 y posteriormente en el LAAS-CNRS, en Toulouse, Francia. En 2018 fue promocionado a investigador sénior del CNRS. Desde 2022 es investigador en la Universidad de Sevilla, España. Actúa como editor asociado en varias revistas y conferencias internacionales. Sus intereses de investigación incluyen sistemas con retardo temporal, sistemas de control muestreados y en red, estabilidad y control de sistemas gobernados por ecuaciones en derivadas parciales, sistemas dinámicos híbridos, y control y estimación multiagente y distribuidos.

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Published

2026-09-01

Issue

Section

Control Inteligente