Controle PI adaptativo fuzzy aplicado a um motor síncrono de ímãs permanentes

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Baumel, Rafael Schmidt
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3349
Resumo: O Motor Síncrono de Imãs Permanentes (MSIP) apresenta ampla aplicação na indústria em geral, em veículos elétricos e microgeradores eólicos. Esta máquina possui várias vantagens em relação a outras máquinas de CA ou CC, como alta densidade de potência, alta eficiência e baixo custo de manutenção. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo de técnicas de controle aplicadas a esta máquina elétrica. O principal objetivo é o controle de velocidade do MSIP através das técnicas de controle, por meio de simulações e testes práticos, e avaliar aquela que apresenta melhor resposta de saída. Inicialmente são estudadas as características e empregabilidade do MSIP. Em seguida, a modelagem matemática clássica e nos eixos de referência D e Q do rotor são analisadas. O space vector modulation também é analisado, por ser comumente utilizado em acionamento de motores trifásicos. Na sequência, são estudadas as malhas de controle para corrente (malha interna) e velocidade (malha externa) do motor. O controle do tipo PI é utilizado por sua simplicidade e boa resposta de saída e evitar problemas inerentes à componente derivativa do PID. Um PI adaptativo sintonizado por lógica Fuzzy é estudado, devido à correção imediata dos parâmetros de controle, mediante variações do sistema. O trabalho apresenta verificação experimental através de simulações e de um protótipo físico com controle feito por microcontrolador de alto desempenho. Os resultados das simulações em Matlab/Simulink para validar o projeto dos controladores são apresentados e comparados com os resultados experimentais.
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Inicialmente são estudadas as características e empregabilidade do MSIP. Em seguida, a modelagem matemática clássica e nos eixos de referência D e Q do rotor são analisadas. O space vector modulation também é analisado, por ser comumente utilizado em acionamento de motores trifásicos. Na sequência, são estudadas as malhas de controle para corrente (malha interna) e velocidade (malha externa) do motor. O controle do tipo PI é utilizado por sua simplicidade e boa resposta de saída e evitar problemas inerentes à componente derivativa do PID. Um PI adaptativo sintonizado por lógica Fuzzy é estudado, devido à correção imediata dos parâmetros de controle, mediante variações do sistema. O trabalho apresenta verificação experimental através de simulações e de um protótipo físico com controle feito por microcontrolador de alto desempenho. Os resultados das simulações em Matlab/Simulink para validar o projeto dos controladores são apresentados e comparados com os resultados experimentais.The Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) presents wide application in industry, in general, in electrical vehicles and wind power generators. This machine has several advantages over others like AC or DC machines, as high power density, high efficiency and low maintenance cost. In this context, this project presents a study about control techniques applied to this electric motor. The main target is to control the speed of the PMSM through the control techniques, by means of simulations and experimental tests, and evaluate the best output response. Initially the characteristics and employability of the PMSM are studied. Then, a classical mathematics modeling in D and Q reference frame of the rotor are analyzed. The space vector modulation is also analyzed, due to common use on three-phase motor drives, and for facilitating the implementation in an embedded system. In sequence, the development of the inner loop current control and the external loop speed control for the PMSM are accomplished, and this case, two control techniques, a PI control and an adaptive PI using Fuzzy logic are used. A PI control is used due its simplicity and good output response and avoid problems inherent to the derivative component of the PID. An adaptive PI tuned by fuzzy logic is used, due to its ability to adapt the control action according to operating conditions such as disturbance or load variations. The work presents experimental verification through simulations and a physical prototype with control made by high performance microcontroller. Simulation results in Matlab/Simulink to validate the control system design are presented and compared with the experimental results.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia ElétricaConjuntos difusosMotores síncronosÍmãsFuzzy setsElectric motors, SynchronousMagnetsControle PI adaptativo fuzzy aplicado a um motor síncrono de ímãs permanentesAdaptive fuzzy PI control applied to a permanent magnet synchronous motorinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPonta GrossaCorrêa, Fernanda Cristinahttp://lattes.cnpq.br/1495216809511536Côrrea, Fernanda CristinaEckert, Jony JavorskiIvanqui, JosmarKaster, Mauricio dos SantosVoltolini, Héliohttp://lattes.cnpq.br/0790885721335022Baumel, Rafael Schmidtinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALPG_PPGEE_M_Baumel, Rafael Schmidt_2018.pdfPG_PPGEE_M_Baumel, Rafael Schmidt_2018.pdfapplication/pdf15573885http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3349/1/PG_PPGEE_M_Baumel%2c%20Rafael%20Schmidt_2018.pdf2a233dcd879006bd56c79c01b5986eecMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3349/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52TEXTPG_PPGEE_M_Baumel, Rafael Schmidt_2018.pdf.txtPG_PPGEE_M_Baumel, Rafael Schmidt_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain161146http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3349/3/PG_PPGEE_M_Baumel%2c%20Rafael%20Schmidt_2018.pdf.txt5df63556f4a9496f2849972b2b7a9b97MD53THUMBNAILPG_PPGEE_M_Baumel, Rafael Schmidt_2018.pdf.jpgPG_PPGEE_M_Baumel, Rafael Schmidt_2018.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1344http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3349/4/PG_PPGEE_M_Baumel%2c%20Rafael%20Schmidt_2018.pdf.jpgbc178f8c5fafc3523544f34a144b3fedMD541/33492018-08-17 11:55:45.848oai:repositorio.utfpr.edu.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2018-08-17T14:55:45Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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