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Title in Portuguese: Estratégia híbrida aplicada no controle de posição de um sistema de acionamento com motor de indução usando controle de campo orientado
Title: Hybrid position controller for an field-oriented induction motor drive
Author: Souza Júnior, Antônio Barbosa de
Advisor(s): Barreto, Luiz Henrique Silva Colado
Co-advisor(s): Reis, Laurinda Lúcia Nogueira dos
Keywords: Engenharia elétrica
Lógica difusa
Acionamento elétrico
Controle preditivo
Issue Date: 12-Sep-2014
Citation: SOUZA JUNIOR, A. B. Estratégia híbrida aplicada no controle de posição de um sistema de acionamento com motor de indução usando controle de campo orientado. 2014. 133 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Abstract in Portuguese: Este trabalho descreve o estudo e implementação de uma técnica de controle híbrida aplicada ao posicionamento do eixo de um motor de indução trifásico (MIT). O motor de indução foi modelado usando-se a estratégia de controle de campo orientado a fim de projetar para a malha de posição três controladores, cada um com diferentes características de operação. Neste caso, incorporou-se inicialmente à malha de posição da estratégia de controle de campo orientado a ação de dois controladores de ganho constante com o objetivo de posicionar o eixo de forma rápida, com pouco sobressinal e com rejeição à perturbação. Desta forma, utilizou-se um controlador Proporcional (P) com sintonia baseada em Ziegler-Nichols de modo a se obter uma característica mais rápida do sistema e, uma estratégia de controle preditivo denominada de GPC (Generalized Predictive Control) com o objetivo de suavizar a ação do controlador P em termos de elevado sobressinal considerando a sintonia do controlador GPC baseada em um controlador Proporcional-Integral (PI). Posteriormente, para se obter um desempenho mais eficiente do controle de posição do MIT, utilizou-se uma estratégia de controle baseada em lógica fuzzy de modo a se levar em conta a ponderação dos controladores P e GPC, conjuntamente. Para fins de validação são apresentados resultados da aplicação das estratégias de controle P, GPC e híbrida no controle de posição do MIT a partir de simulações em ambiente Matlab/Simulink e através da implementação do sistema de controle de posição utilizando-se um processador digital de sinais, o DSP TMS320F2812 fabricado pela Texas Instruments. A partir dos resultados encontrados, o Proporcional demonstrou um rápido seguimento de referência, dentre as técnicas utilizadas, com tempo de acomodação experimental de 0,25 segundos, porém com sobressinal. O controlador GPC apresentou um tempo de acomodação maior, cerca de 2 segundos e sem sobressinal. A aplicação da técnica híbrida proposta conseguiu combinar o rápido seguimento de referência do Proporcional, levando cerca de 1 segundo para alcançar a referência, e sem sobressinal como o controlador GPC. Além do que, como os controladores possuem uma característica robusta também se garantiu essa propriedade para o hibridismo proposto.
Abstract: This work describes the study and implementation of a hybrid control technique applied to the positioning of the rotor shaft in a three-phase induction motor (IM). The machine has been modeled using the field oriented control (FOC) strategy. In additional, it is used three controllers to obtain the design of the position loop, each one with different operating characteristics. Initially, two constant gain controllers are associated with the position loop diagram in the FOC technique in order to obtain a fastest response, with disturbance rejection and without overshoot. Therefore, it used a Proportional (P) controller based on Ziegler-Nichols tuning method so that a faster system response is achieved and a predictive control strategy called Generalized Predictive Control (GPC), based on Proportional – Integral controller tuning form, to smooth the overshoot caused by the P controller. Subsequently, seeking a more efficient performance of the position control in the IM, It used a control strategy based on fuzzy logic that takes into account the weighting of P and GPC controllers together. For purposes of validation, simulations and experimental results of the P, GPC and hybrid control strategies are presented. The simulation was set up in Matlab/Simulink and the experimental plant was implemented with a Digital Signal Controller (DSC), manufactured by Texas Instruments TMS320F2812. Analyzing the results, the Proportional demonstrated the fastest reference tracking, among the others techniques, with a settling time of 0.25 seconds, however with overshoot. The GPC controller presented a longer accommodation time, about 2 seconds and without overshoot. The application of the hybrid proposed technique combine the fast tracking reference of the P controller, about 1 second to reach the reference, and without overshoot as in the GPC controller results. Besides, the robust characteristic of both controllers was maintained in the hybridization proposed technique.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10671
metadata.dc.type: Tese
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