Modelação de observadores de posição aplicados ao motor linear síncrono de ímanes permanentes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Martinho, Rui Manuel Quintã
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.21/7985
Resumo: Trabalho final de mestrado a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica – ramo de Energia
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spelling Modelação de observadores de posição aplicados ao motor linear síncrono de ímanes permanentesMotor linear tubularControlo sensorlessObservador de LuenbergerObservador de modo de deslizamentoTubular linear motorSensorless controlLuenberger observerSliding mode observerTrabalho final de mestrado a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica – ramo de EnergiaNeste trabalho é descrita a modelação de um posicionador eletromecânico linear, usando métodos sensorless, para a estimação de posição e velocidade, a fim de permitir o controlo da trajetória do veio de um motor linear tubular de ímanes permanentes. Apresenta-se numa primeira fase o motor em estudo, conceção e aplicações do mesmo. São apresentados os modelos matemáticos do motor linear tubular e do conversor eletrónico de potência. Apresenta-se também a síntese do gerador de sinais de comando e das cadeias de controlo de posição, velocidade e binário do controlador eletrónico de posição. É apresentada ainda uma síntese dos sensores de posição e codificadores tradicionalmente utilizados no posicionador, como os codificadores e sensores de efeito de Hall, tradicionalmente usados para a obtenção das grandezas de posição e velocidade. Após o desenvolvimento do modelo matemático do posicionador eletromecânico linear, fez-se um estudo sobre os métodos sensorless, apresentando as metodologias e conceções das mesmas. Este estudo teve como alvo a escolha dos métodos sensorless mais aptos à implementação no posicionador eletromecânico linear, tendo-se optado pelo estudo de simulação numérica de dois métodos adaptativos de excitação fundamental. Assim, desenvolvem-se os modelos matemáticos dos observadores de Luenberger e de modo de deslizamento, escolhidos para modelação e aplicação no posicionador eletromecânico linear. Para ambos os métodos são obtidos os resultados de simulação numérica em ferramenta computacional Matlab/Simulink®. É também simulado o posicionador eletromecânico linear com sensor de posição, considerado como um sistema de primeira ordem, com o objetivo de ter um termo de comparação com os métodos sensorless. São por fim obtidos os resultados de simulação numérica para o posicionador eletromecânico linear com sensor de posição. Por fim comparam-se os métodos escolhidos, a fim de determinar qual apresenta melhor desempenho e robustez no funcionamento do posicionador eletromecânico linear. De entre os métodos sensorless escolhidos, o observador de Luenberger e o observador por modo de deslizamento, os resultados de simulação numérica demonstram que o observador por modo de deslizamento apresenta melhor desempenho e robustez. É feito também o estudo do erro relativo de posição com a variação de carga e velocidade no funcionamento do motor linear tubular síncrono de ímanes permanentes, verificando-se um melhor desempenho do observador por modo de deslizamento a velocidade constante, sendo um desempenho com o mesmo erro médio relativo do posicionador eletromecânico linear com sensor de posição.In this thesis, it is described the construction of a linear electromechanical positioning drive, using sensorless methods for the position and speed estimation, to control the trajectory of the linear tubular motor shaft. In a first stage, its presented the linear motor, conceptions and applications. It is also presented the mathematical model of the motor and power converter. It is also presented the s curve and the position and speed controller. It is presented a synthesis of position sensors and encoders, traditionally used in electromechanical positioning drives. After the mathematical model of the linear electromechanical positioning drive, this thesis presents a study of the sensorless methods to choose the appropriate methods to implement. It is chosen the Luenberger observer and the sliding mode observer, to implement. It is first modulated the proper mathematical models of the observers, and then its implemented on the positioning drive. After it is obtained numerical simulation results for both methods using Matlab/Simulink® software. It is also modulated a positioning drive using a position sensor, to use as comparison with the sensorless methods. It is obtained numerical simulation results for the positioning drive using a position sensor. In the end, it is made the comparison between methods, to determine the most effective and which has more robustness using a sinusoidal position function in different load conditions. After the results, the sliding mode observer has more robustness and accuracy. It is also made the position relative error changing load and speed conditions, verifying better performance in sliding mode at constant speed condition, with the same performance as the positioning drive with position sensor.Instituto Superior de Engenharia de LisboaLuís, Ricardo Jorge FerreiraRCIPLMartinho, Rui Manuel Quintã2018-01-26T15:13:29Z2017-11-202017-11-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.21/7985TID:201835339porMARTINHO, Rui Manuel Quintã - Modelação de observadores de posição aplicados ao motor linear síncrono de ímanes permanentes. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2017. 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