Acionamento vetorial por controlador fuzzy modo deslizante de motor de indução

Este trabalho estuda a técnica de acionamento vetorial aplicado ao motor de indução trifásico (MIT), utilizando como estratégia de controle a combinação de controle fuzzy com controladores chaveados do tipo modo deslizante, em uma configuração aqui denominada de Controlador Fuzzy Modo Deslizante (FSMC – Do inglês: Fuzzy Sliding Mode Control). Um modelo dinâmico do MIT é desenvolvido em variáveis ‘d-q’ o que conduziu a um modelo eletromecânico em espaço de estados que exibe fortes não linearidades. A este modelo são aplicadas as condições de controle vetorial que permitem desacoplar o torque e o fluxo no MIT, de maneira que o seu comportamento dinâmico se assemelha àquele verificado em uma máquina de corrente contínua. Nesta condição, são implementados controladores do tipo proporcional e integral (PI) às malhas de controle de corrente e velocidade do motor, e são realizadas simulações computacionais para o rastreamento de velocidade e perturbação de carga, o que levam a resultados satisfatórios do ponto de vista dinâmico. Visando investigar o desempenho das estratégias não lineares nesta abordagem é apresentado o estudo da técnica de controle a estrutura chaveada do tipo modo deslizante. Um controlador modo deslizante convencional é implementado, onde se verifica que, a despeito do excelente desempenho dinâmico a ocorrência do fenômeno do “chettering” inviabiliza a aplicação desta estratégia em testes reais. Assim, é proposta a estratégia de controle FSMC, buscando associar o bom resultado dinâmico obtido com o controlador modo deslizante e a supressão do fenômeno do chettering, o que se atinge pela definição de uma camada de chaveamento do tipo Fuzzy. O controlador FSMC proposto é submetido aos mesmos testes computacionais que o controlador PI, conduzindo a resultados superiores a este último no transitório da resposta dinâmica, porém com a presença de erro em regime permanente. Para atacar este problema é implementada uma combinação Fuzzy das estratégias FSMC com a ação de controle PI, onde o primeiro busca atuar em regiões afastadas da superfície de chaveamento e o segundo busca introduzir o efeito da ação integral próximo à superfície. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da estratégia em acionamento de velocidade variável que exigem elevado desempenho dinâmico.

ABSTRACT: This work studies the technique of vector drive applied to three-phase induction motor (IM), using as the control strategy fuzzy control and sliding mode control in a setting here called Fuzzy Sliding Mode Controller (FSMC) . A dynamic model is developed at IM in variable ’d - q’ which led to an electromechanical model state space that exhibits strong nonlinearities . In this model the conditions that allow vector control decouple the torque and flux at IM, so that their dynamic behavior is similar to that observed in a DC machine are applied. In this condition, the proportional and integral type (PI) controllers are implemented to control motor speed and current loops, and computational simulations for tracking speed and load disturbance are carried out, which lead to satisfactory results from the point of view dynamic. In order to investigate the performance of nonlinear strategies in this approach the study of control technique the switching structure of the sliding mode type is displayed. A conventional sliding mode controller is implemented, where it appears that, despite the excellent dynamic performance of the occurrence of the phenomenon of ”chettering”precludes the application of this strategy in actual tests. Thus, FSMC control strategy is proposed, trying to associate the good result obtained with the dynamic sliding mode controller and the suppression of the chettering, which is achieved by defining a layer switching fuzzy type. The FSMC proposed controller is subjected to the same computational tests that the PI controller, leading to superior results to the latter the transient dynamic response, but with the presence of steady-state error. To attack this problem is implemented one of the strategies Fuzzy FSMC combination with the action of PI control, where the first seeks to operate in remote regions of the switching surface and the second seeks to introduce the effect of integral action near the surface. The results show the feasibility of the strategy in variable speed drive that demand high dynamic performance.