Control por Modos Deslizantes Anidados en Tiempo Discreto

Abstract

Los motores de corriente directa sin escobillas gozan de gran popularidad en diversas aplicaciones debido a su alta eficiencia y densidad de potencia. Estas máquinas eléctricas son utilizadas en electrodomésticos, vehículos eléctricos, robots móviles, en aplicaciones aeroespaciales y un gran número de aplicaciones industriales. Obtener un desempeño deseado en estas aplicaciones puede resultar muy complejo debido a características no lineales, perturbaciones de carga y variaciones paramétricas. Este trabajo aborda el problema de diseño de controladores por modos deslizantes discretos para regular la velocidad de motores de corriente directa sin escobillas. Se presenta el modelado del motor tomando en cuenta las dinámicas de las variables no sinusoidales. Para obtener una correcta orientación al campo se utiliza una transformación modificada que compensa las variaciones resultantes de la transformación de Park para motores con variables no sinusoidales. La técnica de control por modos deslizantes es robusta ante la presencia de perturbaciones que están en el sub-espacio de control (perturbaciones acopladas) pero es susceptible a perturbaciones que están fuera del sub-espacio de control (perturbaciones no acopladas). Para mejorar la robustez del sistema ante perturbaciones presentes fuera del campo de acción del control por modos deslizantes convencional se desarrolló un algoritmo de control por modos deslizantes anidados en tiempo discreto para el seguimiento de la velocidad de rotor. También se presenta el diseño de un observador por modos deslizantes para la estimación de las fuerzas contraelectromotrices del motor necesarias para realizar la modificación de transformación propuesta. Se implementa el observador por modos deslizantes debido a su simplicidad de diseño y bajo coste computacional, esto comparado con otros observadores comúnmente aplicados a máquinas eléctricas, como es el caso de observadores de Luenberger, adaptativos, por filtro extendido de Kalman, entre otros.