Orientador: José Paulo Fernandes Garcia / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise do motor de indução trifásico (MIT), que é um dos motores mais utilizados em aplicações industriais, e de diferentes metodologias de controle de velocidade aplicadas para este tipo de motor. A princípio realizou-se um estudo do funcionamento do MIT sem nenhum tipo de controle, para somente depois analisar-se tanto técnicas clássicas e já bastante difundidas no controle deste tipo de máquina como também um tipo específico de controlador robusto, a fim de utilizá-lo para substituir os controladores clássicos na intenção de obter-se um desempenho superior. O controlador robusto escolhido foi do tipo com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV-MD). Este trabalho foca no estudo do Controle Vetorial Indireto com Orientação sobre o Fluxo do Rotor, sendo utilizados juntamente deste método um controlador clássico (do tipo PI, Proporcional Integral) e o controlador robusto projetado (do tipo CEV-MD), no intuito de realizar-se uma comparação entre o desempenho dos dois controladores mediante diferentes condições de operação, incluindo-se variação de parâmetros do motor e falhas de queda de tensão nos terminais da máquina. Todos os estudos e projetos resultaram em um conjunto de simulações no ambiente MATLAB/Simulink, a partir das quais constatou-se que o controlador robusto projetado apresentou um desempenho um pouco superior ao do PI, tanto no controle da velocidade quanto em relação a tolerar as falhas de queda de tensão. / Mestre

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Horacio B Polli.pdf: 1930439 bytes, checksum: e2cdd47fd6b93e6b07a2e903760c35a4 (MD5) Previous issue date: 2012-11-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work is shown the study of the modeling and control of a two-phase induction machine with a Scott-T conection in the stator. The proposal is to use this type of motor in setups that uses single-phase induction machines where better efficiency and variable speed are desirable, for example, in appliances. The mathematical model of the motor is dissed and a transformation is presented in order to obtain a symmetrical model of the motor. Following, the indirect vector control and a slide mode observer are discussed. Simulation and experimental results are obtained, and the proposed control technique is analyzed. / Neste trabalho é apresentado um estudo do modelamento e controle de um motor de indução bifásico com uma conexão Scott-T no estator. A proposta é utilizar esse tipo de motor em plataformas que utilizem motores monofásicos e se deseja a melhoria de eficiência e o uso de velocidade variável, como por exemplo, eletrodomésticos. O modelo matemático do motor é discutido e em seguida é apresentada uma transformação que faz com que o motor, a principio assimétrico, se torne simétrico. O controle vetorial indireto é discutido em sequência, assim como o observador de modos deslizantes para estimação de velocidade. Através de resultados de simulação e experimentais a técnica de controle proposta é analisada.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo - Roberto Andrich.pdf: 255410 bytes, checksum: 674d7034fd046a38194121da5d0b5f27 (MD5) Previous issue date: 2013-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work is presented the development of an experimental setup and a simulation plataform for the evaluation of performance in permanent magnet synchronous motors when drived with di_erent control strategies. The proposal of the experimental setup is to allow the driving and analysis of these types of motors with the main control strategies used in their applications in a easy and didactic way. The control strategies implemented are the well known Six-step technic for BLDC type motor, that is, motors having trapezoidal back-emf voltages, the classical Field Oriented Control for BLAC type motors, that is, motors having sinusoidal back-emf voltages and a modified field oriented control specially developed for non-sinusoidal back-emf voltage motors. The proposal of the simulation plataform is to estimate the results obtained in the experimental bench. This is done by implementing the same control strategies in the simulation bench and also by modelling the main losses in the driving inverter and motor. / Nesse trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma Plataforma Experimental e de uma Plataforma de Simulação para a avaliação de desempenho em motores síncronos com ímãs permanentes quando acionados com diferentes estratégias de controle. A proposta da plataforma experimental é permitir o acionamento e a análise desses motores com as principais estratégias de controle utilizadas em suas aplicações de forma prática e didática. As estratégias implementadas são o controle Six-step para motores do tipo BLDC, ou seja, com tensões induzidas trapezoidais, o controle vetorial para motores do tipo BLAC, ou seja, com tensões induzidas senoidais e uma proposta de modificação no controle vetorial para o acionamento de motores com tensões induzidas não senoidais. A plataforma de simulação tem por objetivo estimar a priori os resultados obtidos na plataforma experimental através da implementação das mesmas estratégias de controle e do modelamento das principais perdas existentes no inversor e no motor

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo - Marcelo.pdf: 35082 bytes, checksum: 4b67fc6c6bb142fc1549439cfd8a186b (MD5) Previous issue date: 2013-12-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work is an analysis about of a current vector control by means of a sliding mode observer to find the rotor flux position. For the system modeling, the motor is analyzed from phase inductances until the complete voltage equation in rotor flux frame, which uses rotational transforms. The models are developed on the stationary frame ab as well as on the synchronous frame dq. The observer uses the stationary model while the vector control uses the synchronous model. To accomplish a deeper analysis, the finite element method technique is used to simulate the physical and magnetic behavior of the motor. Considering the 2D restriction while simulating the model, the results are very good. Both vector control and observer were implemented in a commercial inverter and, by means of layer programming, the code could be easily ported between two different microcontroller manufacturers. Tests of applying steady state torque and torque steps were applied to the inverter in order to check the overall system controllers performances. The torque step tests, which forces the dynamic portion to show up in the model equations, were very good to check the good performance of the models of both simulation and real implementation. At end of this work, comparisons between the results of simulation and implementation are held. Such differences are explained and the system itself has proven to have good performance, where the theory could be checked by practice. / Este trabalho apresenta um estudo aplicado e implementado de um controle vetorial de correntes usando um observador de posição de fluxos de rotor via modos deslizantes. Para a modelagem do sistema controlado, foi analisado o modelo do motor desde as indutâncias por fase até o uso de transformadas para obter o modelo das tensões tanto em referencial estacionário άβ quanto em referencial síncrono dq. Para a realização do observador, usou-se o modelo em referencial estacionário e para o controle vetorial, o modelo em referencial síncrono. Para uma análise teórica mais detalhada do comportamento físico-magnético do motor, efetuou-se o uso da técnica de elementos finitos em 2D obtiveram-se resultados bastante satisfatórios. Tanto o controle vetorial quanto o observador foram implementados em um inversor comercial com o uso de metodologias de escrita de código em layers facilitou a portabilidade do código embarcado de um fabricante de microcontroladores para outro. Testes em regime de torque como em degraus de torque foram executados para comprovar o desempenho dos controladores tanto em regimes permanentes de corrente e velocidade bem como durante seus transitórios. O ensaio de transitório, onde forçou-se que os termos de dinâmicas das equações do modelos sejam significativos, pôde-se verificar o desempenho satisfatório do modelo tanto em simulação quanto em casos reais. Comparações entre os resultados de simulação e de implementação foram feitas para explicar eventuais discrepâncias, e o sistema se mostrou bastante atrativo com a comprovação dos resultados teóricos.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luis Pinto.pdf: 10308 bytes, checksum: b83d190258713e89ee2c83ff04a465ef (MD5) Previous issue date: 2008-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo de aplicação do Controle por Modos Deslizantes ao motor de indução monofásico, bem como a comparação dos resultados obtidos com uma estratégia de controle já bem estabelecida que é o Controle Vetorial. A base deste trabalho é a modelagem dinâmica do motor de indução monofásico. A partir da teoria dos circuitos elétricos são estabelecidas e analisadas algumas relações eletromagnéticas para esta máquina. Vários modelos matemáticos podem ser apresentados, em função da escolha das variáveis de estado. Neste caso, modela-se o motor a partir das correntes estatóricas e fluxos rotóricos. Usando o modelo matemático do motor, é simulado o controle do motor para as estratégias de Controle Vetorial, Modos Deslizantes de 1a. e de 2a. Ordem. O controle Vetorial é uma estratégia muito bem conhecida e já consolidada no uso industrial, e por isto foi usada como base de comparação para avaliar a efetividade das demais estratégias. O problema do Controle Vetorial é a pouca robustez do sistema para variações paramétricas. O controle por Modos Deslizantes de 1a Ordem é robusto para variações de parâmetros internos, porém apresenta o chattering. O controle por Modos Deslizantes de 2ª Ordem possui a mesma robustez do de primeira ordem, com o adicional de uma grande redução do chattering. Neste trabalho é feita a comparação entre estas três estratégias de controle.

CAPES, Fundação Casimiro Montenegro Filho / No tratamento do movimento rotacional tridimensional de corpos rígidos é inevitável lidar-se com o fato de que rotações não são quantidades vetoriais. Elas podem, no entanto, ser tratadas como tais quando o ângulo de rotação é (muito) pequeno. Neste contexto, ou seja, o da análise infinitesimal, as derivadas temporais das variáveis de rotação mantêm um relacionamento simples (às vezes mesmo do tipo vetorial) com os componentes do vetor velocidade angular. Convencionalmente, esta distinta característica não pode ser associada a rotações grandes, nem mesmo medianas. Nesta tese é demonstrado que a relação diferencial entre o vetor rotação e o vetor velocidade angular pode, na realidade, ser expressa em termos de uma simples derivada temporal, desde que o ângulo de rotação seja mantido numa faixa moderada. O artifício permitindo tal simplicidade na equação cinemática (cinemática linear de atitude) com um ângulo de rotação moderado é a escolha criteriosa da base a partir da qual a derivada temporal é observada. Este resultado é utilizado vantajosamente em conjunto com uma versão generalizada das equações de movimento de Euler na construção de uma lei de controle simples. Essa lei realiza, concomitantemente, o rastreamento linear nominal de atitude e o rastreamento linear nominal de velocidade angular (rastreamento linear nominal de estado rotacional), dentro de uma faixa moderada de erro de rastreamento de atitude. O trabalho analítico apresentado é único no sentido em que este combina cinemática rotacional, dinâmica rotacional e controle de forma tal que linearidade nominal entre as variáveis de erro de estado é atingida mesmo para erros moderados de rastreamento de atitude. Pela primeira vez, uma lei de controle permite explicitamente que a dinâmica de erro de estado rotacional em malha fechada seja escolhida e motivada por conceitos físicos úteis da teoria linear de controle. O texto também inclui simulações numéricas que validam e ilustram os resultados teóricos obtidos. / In dealing with rigid body three-dimensional rotational motion, one is inevitably led to face the fact that rotations are not vector quantities. They may, however, be treated as such when the angle of rotation is (very) small. In this context, i.e. the infinitesimal case analysis, the time derivatives of the rotation variables hold simple (sometimes vector-like) relationships to the components of the angular velocity vector. Conventionally, this distinctive characteristic cannot be associated with general moderate-to-large rotations. In this thesis, it is demonstrated that the kinematical differential relationship between the rotation vector and the angular velocity vector may, in fact, be expressed in terms of a mere time derivative, provided that the angle of rotation is kept within moderate bounds. The key to achieve such simplicity in the kinematical equation (linear attitude kinematics) within moderate angles of rotation is a judicious choice of the basis from which the time derivative is observed. This result is used to advantage within a generalised version of Euler’s motion equations to construct a simple control law, which nominally realises both linear attitude tracking and linear angular velocity tracking (nominal linear attitude state tracking), within moderate attitude tracking errors. The analytical work presented here is unique in the sense that it combines attitude kinematics, dynamics and control in such a way that nominal linearity between the attitude state error variables is achieved within moderate attitude tracking errors. For the first time, an attitude control law explicitly enables the nominal closed-loop attitude state error dynamics to be chosen and motivated by useful physical concepts from linear control theory. The text also includes numerical simulations that validate and illustrate the theoretically achieved results.

CAPES, Fundação Casimiro Montenegro Filho / No tratamento do movimento rotacional tridimensional de corpos rígidos é inevitável lidar-se com o fato de que rotações não são quantidades vetoriais. Elas podem, no entanto, ser tratadas como tais quando o ângulo de rotação é (muito) pequeno. Neste contexto, ou seja, o da análise infinitesimal, as derivadas temporais das variáveis de rotação mantêm um relacionamento simples (às vezes mesmo do tipo vetorial) com os componentes do vetor velocidade angular. Convencionalmente, esta distinta característica não pode ser associada a rotações grandes, nem mesmo medianas. Nesta tese é demonstrado que a relação diferencial entre o vetor rotação e o vetor velocidade angular pode, na realidade, ser expressa em termos de uma simples derivada temporal, desde que o ângulo de rotação seja mantido numa faixa moderada. O artifício permitindo tal simplicidade na equação cinemática (cinemática linear de atitude) com um ângulo de rotação moderado é a escolha criteriosa da base a partir da qual a derivada temporal é observada. Este resultado é utilizado vantajosamente em conjunto com uma versão generalizada das equações de movimento de Euler na construção de uma lei de controle simples. Essa lei realiza, concomitantemente, o rastreamento linear nominal de atitude e o rastreamento linear nominal de velocidade angular (rastreamento linear nominal de estado rotacional), dentro de uma faixa moderada de erro de rastreamento de atitude. O trabalho analítico apresentado é único no sentido em que este combina cinemática rotacional, dinâmica rotacional e controle de forma tal que linearidade nominal entre as variáveis de erro de estado é atingida mesmo para erros moderados de rastreamento de atitude. Pela primeira vez, uma lei de controle permite explicitamente que a dinâmica de erro de estado rotacional em malha fechada seja escolhida e motivada por conceitos físicos úteis da teoria linear de controle. O texto também inclui simulações numéricas que validam e ilustram os resultados teóricos obtidos. / In dealing with rigid body three-dimensional rotational motion, one is inevitably led to face the fact that rotations are not vector quantities. They may, however, be treated as such when the angle of rotation is (very) small. In this context, i.e. the infinitesimal case analysis, the time derivatives of the rotation variables hold simple (sometimes vector-like) relationships to the components of the angular velocity vector. Conventionally, this distinctive characteristic cannot be associated with general moderate-to-large rotations. In this thesis, it is demonstrated that the kinematical differential relationship between the rotation vector and the angular velocity vector may, in fact, be expressed in terms of a mere time derivative, provided that the angle of rotation is kept within moderate bounds. The key to achieve such simplicity in the kinematical equation (linear attitude kinematics) within moderate angles of rotation is a judicious choice of the basis from which the time derivative is observed. This result is used to advantage within a generalised version of Euler’s motion equations to construct a simple control law, which nominally realises both linear attitude tracking and linear angular velocity tracking (nominal linear attitude state tracking), within moderate attitude tracking errors. The analytical work presented here is unique in the sense that it combines attitude kinematics, dynamics and control in such a way that nominal linearity between the attitude state error variables is achieved within moderate attitude tracking errors. For the first time, an attitude control law explicitly enables the nominal closed-loop attitude state error dynamics to be chosen and motivated by useful physical concepts from linear control theory. The text also includes numerical simulations that validate and illustrate the theoretically achieved results.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseAP.pdf: 3661698 bytes, checksum: ce1565573ad07f2677ac0b9d8cde09d8 (MD5) Previous issue date: 2007-12-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work describes the study and the implementation of the vector speed control for a three-phase Bearingless induction machine with divided winding of 4 poles and 1,1 kW using the neural rotor flux estimation. The vector speed control operates together with the radial positioning controllers and with the winding currents controllers of the stator phases. For the radial positioning, the forces controlled by the internal machine magnetic fields are used. For the radial forces optimization , a special rotor winding with independent circuits which allows a low rotational torque influence was used. The neural flux estimation applied to the vector speed controls has the objective of compensating the parameter dependences of the conventional estimators in relation to the parameter machine s variations due to the temperature increases or due to the rotor magnetic saturation. The implemented control system allows a direct comparison between the respective responses of the speed and radial positioning controllers to the machine oriented by the neural rotor flux estimator in relation to the conventional flux estimator. All the system control is executed by a program developed in the ANSI C language. The DSP resources used by the system are: the Analog/Digital channels converters, the PWM outputs and the parallel and RS-232 serial interfaces, which are responsible, respectively, by the DSP programming and the data capture through the supervisory system / Este trabalho descreve o estudo e a implementa??o do controle vetorial de velocidade de uma m?quina de indu??o sem mancais trif?sica com bobinado dividido de 4 p?los e 1.1kW utilizando estima??o neural de fluxo do rotor. O controle vetorial de velocidade opera em conjunto com os controles de posicionamento radial e das correntes nos enrolamentos de cada fase do estator. Para o posicionamento radial utilizam-se as for?as controladas pelos campos magn?ticos no interior da m?quina. Para a otimiza??o das for?as radiais operando com influ?ncia m?nima do torque rotacional, foi utilizado um modelo especial de bobinado do rotor com circuitos independentes. A estima??o neural de fluxo aplicada ao controle vetorial de velocidade tem o objetivo de compensar a depend?ncia dos estimadores convencionais em rela??o ?s varia??es nos par?metros da m?quina devido a aumentos de temperatura ou satura??o magn?tica do rotor. O sistema de controle implementado possibilita uma compara??o direta dos respectivos desempenhos de velocidade e posi??o radial da m?quina sob orienta??o do estimador neural em rela??o ao estimador convencional de fluxo. Todo o controle do sistema ? realizado por um programa desenvolvido em linguagem padr?o ANSI C. Os recursos do DSP utilizados pelo sistema s?o: os canais de convers?o A/D, as sa?das PWM e as interfaces paralela e serial RS-232, as quais s?o respons?veis, respectivamente, pela programa??o do DSP e a captura de dados atrav?s de um sistema de supervis?o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoCHQ.pdf: 791868 bytes, checksum: bd94a6e450520ec9b64d043384db8ccb (MD5) Previous issue date: 2008-03-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work describes the study and the implementation of the speed control for a three-phase induction motor of 1,1 kW and 4 poles using the neural rotor flux estimation. The vector speed control operates together with the winding currents controller of the stator phasis. The neural flux estimation applied to the vector speed controls has the objective of compensating the parameter dependences of the conventional estimators in relation to the parameter machine s variations due to the temperature increases or due to the rotor magnetic saturation. The implemented control system allows a direct comparison between the respective responses of the speed controls to the machine oriented by the neural rotor flux estimator in relation to the conventional flux estimator. All the system control is executed by a program developed in the ANSI C language. The main DSP recources used by the system are, respectively, the Analog/Digital channels converters, the PWM outputs and the parallel and RS-232 serial interfaces, which are responsible, respectively, by the DSP programming and the data capture through the supervisory system / Este trabalho descreve o estudo e a implementa??o de um controle vetorial de velocidade para um motor de indu??o trif?sico de 1.1 kW / 4 p?los utilizando estima??o neural de fluxo do rotor. O controle vetorial de velocidade opera em conjunto com o controle das correntes nos enrolamentos de cada fase do estator. A estima??o neural de fluxo aplicada ao controle vetorial de velocidade tem como objetivo compensar a depend?ncia dos estimadores convencionais em rela??o ?s varia??es nos par?metros da m?quina devido a aumentos de temperatura ou satura??o magn?tica do rotor. O sistema de controle implementado possibilita uma compara??o direta dos respectivos desempenhos de velocidade sob orienta??o do estimador neural em rela??o ao estimador convencional de fluxo. Todo o controle do sistema ? realizado por um programa desenvolvido em linguagem padr?o ANSI C. Os principais recursos do DSP utilizados pelo sistema s?o, respectivamente, os canais de convers?o A/D, as sa?das PWM e as interfaces paralela e serial RS-232, as quais s?o respons?veis, respectivamente, pela programa??o do DSP e a captura de dados atrav?s de um sistema de supervis?o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlavioGD_DISSERT.pdf: 434327 bytes, checksum: 80a9ab9e6651a6af8ae71caa0fd3bfec (MD5) Previous issue date: 2011-09-09 / This paper describes the study, computer simulation and feasibility of implementation of vector control speed of an induction motor using for this purpose the Extended Kalman Filter as an estimator of rotor flux. The motivation for such work is the use of a control system that requires no sensors on the machine shaft, thus providing a considerable cost reduction of drives and their maintenance, increased reliability, robustness and noise immunity as compared to control systems with conventional sensors / Esta disserta??o apresenta o desenvolvimento de uma simula??o computacional com a finalidade de demonstrar o funcionamento do controle vetorial para velocidade de um motor de indu??o trif?sico utilizando m?todo de estima??o pelo Filtro de Kalman Estendido, bem como os procedimentos necess?rios para sua implementa??o pr?tica. A motiva??o maior que influenciou a pesquisa est? na utiliza??o de um sistema de controle inovador que n?o necessita de sensores no eixo da m?quina (t?cnica sensorless), proporcionando desta forma uma consider?vel redu??o nos custos de acionamentos e manuten??o, aumento da confiabilidade, da robustez e da imunidade a ru?dos em rela??o ao controle de motores convencionais com sensores