Control por modos deslizantes del motor de CD sin escobillas

CONTROL POR MODOS DESLIZANTES DEL MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA SIN ESCOBILLAS.

Fernando Holguín S.1, Rogelio E. Baray Arana2, Leonid M. Fridman G.3 Instituto Tecnológico de Chihuahua
1,2

División de Estudios de Posgrado e Investigación Av. Tecnológico No. 2909, C.P. 31310 Chihuahua, Chih.
3

Universidad Nacional Autónoma de México Edificio ‘A’, Ciudad Universitaria C.P. 70-256, México D.F.
1

División de Posgrado, Facultad de Ingeniería

fholguin@itchihuahua.edu.mx,

2

rbaray@itchihuahua.edu.mx, 3lfridman@verona.fi-p.unam.mx

Resumen. El control por Modos Deslizantes es una metodología moderna de control que está despertando interés debido a sus características como son: robustez, rápida respuesta, rechazo a perturbaciones desconocidas y fácil implementación medianteun algoritmo matemático simple, entre otras. Entre los algoritmos más nuevos del control por Modos Deslizantes, están los llamados algoritmos de segundo orden. Uno de estos algoritmos es el “Twisting”, el cual, por sus propias características y condiciones, dá una respuesta más rápida y una mejor estabilidad, disminuyendo el efecto indeseado conocido como “chattering”. En los inicios del controlpor Modos Deslizantes el chattering fue la causa principal que esta metodología de control no lograra implementarse en forma satisfactoria. Después con el desarrollo en la tecnología de los semiconductores se lograron fabricar dispositivos de conmutación muy veloces y por otra parte también se han desarrollado últimamente microprocesadores de alta velocidad tales como los procesadores de señalesdigitales (D.S.P.). Con éstos nuevos avances tecnológicos, actualmente se puede implementar este tipo de control, siendo un área en la que apenas se empieza a investigar y es de vital importancia para lograr estar a la vanguardia en cuanto a métodos de control. En el presente artículo se muestra el algoritmo “Twisting”, aplicado al motor de corriente directa sin escobillas (M.C.D.S.E.). Se presentacomo resultado la comparación del algoritmo “Twisting” comparado con el control por Modos Deslizantes Tradicional. En este resultado se demuestran las ventajas del algoritmo “Twisting”, mencionadas anteriormente, en la comparación de las figuras 3 y 4 del control tradicional contra las figuras 5 y 6 del algoritmo Twisting.

Introducción. En este artículo se presentan las principales etapasresumidas para la investigación del control por Modos Deslizantes, todas las etapas serían: a) obtención y comprensión del modelo matemático del motor, b) comprensión del control por Modos Deslizantes Tradicional c) aplicación del control por Modos Deslizantes Tradicional al motor, c) comprensión del algoritmo “Twisting” y d) aplicación del algoritmo “Twisting” al motor. Pero ya que el objetivoprincipal de la investigación es validar el funcionamiento del algoritmo “Twisting”, las etapas del control por Modos Deslizantes Tradicional no se muestran y sólo como conclusión se dan unas figuras comparativas entre ambos métodos de control, mostrando la superioridad del algoritmo “Twisting”. Modelo matemático del motor.

La estructura de un sistema propulsor de un M.C.D.S.E. es mostrada en lafigura 1. [2]
uo sw1
1

sw2 a ua b ub

sw3

L L L

2

R R R

ia ib ic

N S n

1

2

1

2

c uc sw5 sw6 -u o

sw4

Figura 1 En el presente artículo se implementa el control en el marco de coordenadas del rotor, también llamado marco (d,q). El modelo matemático en este marco es

di d R 1 = − id + N rωr iq + ud dt L L di q R 1 1 = − iq − N rωr id − λo N rωr + uq dt L L Ldωr J = kt iq − τ l dt dθr = ωr dt

(1)

donde id e iq son las corrientes del estator en el marco de coordenadas (d,q); ud y uq son los voltajes del estator en el mismo marco de coordenadas; el término λo ωe = e q es la componente q de la fuerza electromotriz inducida; Nr es el numero de polos; R es la resistencia por fase; L es la inductancia por fase; ω r es la velocidad angular mecánica;...