Projeto de controladores clássicos e com modos deslizantes para o acionamento de motores de indução
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Data
2022-05-05
Autores
Souza, Gustavo Vargas de
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Nesta dissertação são analisados dois métodos de controle para o acionamento de um Motor de Indução Trifásico (MIT) com rotor gaiola de esquilo. O primeiro método se trata de um controlador convencional PI utilizado em conjunto com o controle vetorial orientado pelo fluxo do rotor, no qual é desenvolvida uma abordagem de projeto baseado em diagramas de Bode. O segundo método se trata do projeto de um controlador robusto designado como Controlador com Estrutura Variável e Modos Deslizantes Integral (do inglês, Integral Sliding Mode Control - ISMC) para rastreamento da velocidade e do fluxo, oferecendo robustez à incertezas paramétricas e à rejeição de distúrbios. Além do controlador ISMC, aplica-se os conceitos do Observador de Modos Deslizantes (do inglês, Sliding Mode Observer - SMO) para estimação da velocidade do rotor do MIT. Através de simulações via Simulink, constatou-se que o projeto dos controladores PI, usando a abordagem apresentada, facilita a determinação dos ganhos do controlador obtendo respostas ótimas, quando comparado a métodos heurísticos ou por tentativa e erro. As simulações para o controlador ISMC demonstraram que o mesmo auxilia na rejeição à distúrbios e variações paramétricas, promovendo uma resposta rápida e satisfatória, enquanto o observador SMO projetado fornecia, adequadamente, a velocidade estimada do rotor do MIT.
In this thesis two control methods are analysed for driving a three-phase Induction Motor (IM) with a squirrel cage rotor. The first method is a conventional PI controller used in conjunction with rotor flux vector control in which a design approach based on Bode diagrams is developed. The second method is about the design of a robust controller, the controller with Variable Structure and Integral Sliding Mode (ISMC) for velocity and flow tracking, offering robustness to parametric uncertainties and disturbance rejection. Besides ISMC controller, the concepts of Sliding Mode Observer (SMO) are applied for rotor velocity estimation. Through simulations via Simulink it was found that the design of PI controllers using the presented approach facilitates the determination of controller gains, obtaining optimal responses when compared to heuristic or trial and error methods. The simulations for the ISMC controller showed that it helps in the rejection of disturbances and parametric variations, promoting a quick and satisfactory response, whilst the designed SMO observer properly provided the IM rotor estimated velocity.
In this thesis two control methods are analysed for driving a three-phase Induction Motor (IM) with a squirrel cage rotor. The first method is a conventional PI controller used in conjunction with rotor flux vector control in which a design approach based on Bode diagrams is developed. The second method is about the design of a robust controller, the controller with Variable Structure and Integral Sliding Mode (ISMC) for velocity and flow tracking, offering robustness to parametric uncertainties and disturbance rejection. Besides ISMC controller, the concepts of Sliding Mode Observer (SMO) are applied for rotor velocity estimation. Through simulations via Simulink it was found that the design of PI controllers using the presented approach facilitates the determination of controller gains, obtaining optimal responses when compared to heuristic or trial and error methods. The simulations for the ISMC controller showed that it helps in the rejection of disturbances and parametric variations, promoting a quick and satisfactory response, whilst the designed SMO observer properly provided the IM rotor estimated velocity.
Descrição
Palavras-chave
Motor de indução, Modos deslizantes, Controle robusto, Controle vetorial, Controlador PI, Induction motor, Sliding mode, Robust control, Vector control, PI contoller