Control vectorial

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DISENO DE CONTROL ROBUSTO DE
VELOCIDAD DE MOTORES BRUSHLESS PARA
´
ROBOTICA AEREA

Trabajo de Grado para optar por el titulo de
´
Ingen´
ıero Electronico
Jorge Mario Cotte Corredor
´
Andres Felipe Moreno Pineda
Junio de 2010
Director:
Jorge Sofrony Esmeral PhD
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Facultad de Ingenier´
ıa
Departamento de ingenier´ electrica y
ıa ´
´electronica

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Agradecimientos
Queremos agradecer a todas las personas que hicieron posible la realizaci´n
o
de este trabajo de grado. En primer lugar al ingeniero Jorge Sofrony por
su apoyo y gu´ durante este proyecto, sin los cuales habr´ sido imposiıa
ıa
ble su realizaci´n. Tambi´n agradecemos al ingeniero Leonardo Solaque y
o
e
al departamento de ingenier´ mecatr´nica de laUniversidad Militar Nueıa
o
va Granada por compartir con nosotros su espacio y su tiempo en buena
parte del semestre. El departamento de ingenier´ mec´nica y mecatr´nica,
ıa
a
o
el laboratorio de automatizaci´n industrial y los laboratorios de ingenier´
o
ıa
el´ctrica y electr´nica de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogot´,
e
o
a
en los cuales se realiz´ la parte culminante deltrabajo, con los cuales estamos
o
agradecidos. A nuestros familiares y amigos, que apoyaron las actividades y
el tiempo que dedicamos a este proyecto.
Especialmente queremos agradecer a la Universidad Nacional de Colombia, que como instituci´n de car´cter p´blico, nos brind´ la formaci´n en
o
a
u
o
o
la disciplina de la ingenier´ y la oportunidad de alcanzar un grado profeıa
sional con elcual esperamos contribuir al desarrollo econ´mico y social de
o
Colombia.

´
Indice general
1. Introducci´n
o
1.1. Planteamiento del problema y soluci´n propuesta .
o
1.2. Meta y objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Motores DC sin escobillas (Brushless DC motors).
1.3.1. Tipos de motores sin escobillas . . . . . . .
1.4. M´todos de conmutaci´n de motores sin escobillase
o
1.4.1. Conmutaci´n trapezoidal o six steps mode .
o
1.4.2. Conmutaci´n sinusoidal . . . . . . . . . . .
o
1.4.3. Control vectorial o Field Oriented Control .
1.5. Aerodin´mica del Helic´ptero y las Aspas . . . . .
a
o
1.5.1. Tipos de perfiles . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.2. Terminolog´ de un perfil . . . . . . . . . .
ıa
´
1.5.3. Angulo de ataque . . . . . . . . . . . . . . .´
1.5.4. Angulo de incidencia . . . . . . . . . . . . .
1.5.5. Viento Relativo . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.6. Fuerza aerodin´mica . . . . . . . . . . . . .
a
1.5.7. Velocidad del rotor . . . . . . . . . . . . . .
1.5.8. Limites sugeridos para h´lices APC . . . .
e
1.5.9. Caracter´
ısticas Aerodin´micas . . . . . . .
a

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2. Estado del arte de los Quadrotor

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3. Medici´n deempuje
o
3.1. Dise˜o del banco de pruebas . . . . . . . .
n
3.2. Medici´n de Empuje de los Propulsores .
o
3.2.1. Motor E500 6T . . . . . . . . . . .
3.2.2. Conclusiones . . . . . . . . . . . .
3.2.3. Motor 35-30 -1450 Kv GPMG 4600
3.2.4. Conclusiones . . . . . . . . . . . .

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INDICE GENERAL

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3.2.5. Caracterizaci´n del propulsor . . . . . . . . . . . . . .
o

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4. Controlador electr´nico de velocidad (ESC)
o
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4.1. Esquema f´
ısico y l´gico del ESC . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
o
4.1.1....