Projeto de controladores chaveados para acionamento de um motor de indução trifásico - Ortunho, Tiago Veronese [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
A tese apresenta a análise de uma técnica de controle para o acionamento de um motor de indução trifásico (MIT) com rotor gaiola de esquilo utilizando controladores robustos chaveados cuja regra de comutação considera a minimização da derivada da função de Lyapunov do tipo quadrática. Os controladores são projetados através de ferramentas matemáticas, denominadas de Desigualdade Matriciais Lineares (LMIs), em inglês, Linear Matrix Inequalities, considerando incertezas paramétricas e/ou falhas na planta. Através das equações dinâmicas com controle vetorial e orientação pelo fluxo do rotor foi representado o modelo em variáveis de estado e utilizado o software Matlab/Simulink, com os solvers de resolução matemática, Yalmip e Sedumi. Analisou-se o comportamento dos controladores robustos chaveados comparativamente aos controladores robustos evidenciando-se a superioridade dos controladores chaveados através das respostas dinâmicas do MIT. Na sequência foi desenvolvido o projeto de controladores chaveados para o acionamento do MIT com incertezas paramétricas e/ou falhas considerando uma região de operação (região na qual garante-se que as trajetórias do vetor de estado permaneçam em seu interior), sendo este um diferencial do trabalho, por não possuir na literatura pesquisas com este conceito aplicado no acionamento do MIT. Além disto, foi considerada a existência da saturação na entrada de controle, com o objetivo de explorar a possibilidade de contribuição do controle chaveado frente a limitação na entrada de controle. Por fim, efetuou-se a modelagem fuzzy Takagi-Sugeno (TS) do motor de indução trifásico, definindo os modelos locais, e foram projetados controladores chaveados considerando incerteza paramétrica e/ou falha no sistema, sendo o modelo fuzzy válido para uma determinada região de operação, sujeito à saturação na entrada de controle e com rejeição ao torque de carga através do desempenho H∞. A utilização da modelagem fuzzy TS considerando incerteza paramétrica e/ou falha estrutural, saturação no sinal de controle e desempenho H∞ é outra contribuição do trabalho, pois, modelos fuzzy TS foram pouco explorados no controle de máquinas de indução. Todas as análises de desempenho do sistema foram desenvolvidas no software Matlab/Simulink.

The thesis presents the analysis of a control technique for the activation of a three-phase induction motor with squirrel cage rotor (MIT) using robust switched controllers that choose a gain from the state vector feedback controller belonging to a set of known gains, by minimizing the derivative of the quadratic Lyapunov function. The designed controllers used the technique of Linear Matrix Inequalities (LMIs), considering different parametric uncertainties and/or faults in the plant. Through the dynamic equations with vector control and orientation by the rotor flow, the model was represented in state variables and using the Matlab/Simulink software with the mathematical resolution solvers, Yalmip and Sedumi, the behavior of the robust switched controllers compared to the robust controllers showing the superiority of switched controllers. In the sequence, the project of switched controllers for the activation of the MIT was developed with parametric uncertainties and/or failures considering a region of operation (region in which it is guaranteed that the trajectories of the state vector remain inside). It is a differential of the work, for not having in the literature researches with this concept applied in the activation of the MIT. In addition, the existence of saturation at the control input was considered, another relevant topic, because there exist few studies that address this limitation. Finally, Takagi Sugeno (TS) fuzzy modeling of the three-phase induction motor was performed, defining the local models, and switched controllers were designed considering parametric uncertainty and/or system failure, with the fuzzy model valid for a given region of operation, subject to saturation at the control input and with the rejection of the load torque through the H∞ performance. The use of TS fuzzy modeling considering parametric uncertainty and/or structural failure, saturation in the control signal and H∞ performance is another contribution of the work, because fuzzy TS models have been studied by few researchers. All system performance analyzes were developed using the Matlab/Simulink software.
Project of switched controllers to drive a three-phase induction motor
Keywords: Controle robusto chaveado.; Desigualdades matriciais lineares.; Fuzzy Takagi-Sugeno.; Motor de indução trifásico.; Robust switched control; Linear matrix inequalities (LMIs); Fuzzy Takagi-Sugeno; Three-phase induction motor