Emulação de sistemas mecânicos acoplados a máquinas elétricas rotativas

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Oliveira, Carlos Matheus Rodrigues de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Acionamento e Controle de Máquinas Elétricas; Control validation. Dynamometer Control; Dynamic Load Emulation; Electric Machine Drive and Control; Emulação de Cargas Dinâmicas; Hardware-in-the-loop; Validação de Estratégias de Controle
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-19112019-111106/

Este trabalho aborda o problema de emulação de sistemas mecânicos de maneira precisa para qualquer carga mecânica cujo modelo matemático é conhecido. A estratégia de controle proposta aplica-se a qualquer máquina elétrica rotativa atuando como uma carga programável, sendo uma ferramenta importante na validação de sistemas de controle e acionamento em abordagem de torque, velocidade e posição rotórica, que é aplicado em diversas aplicações de engenharia, como transporte e energia renovável. A estrutura proposta utiliza um compensador antecipatório (feedforward) em conjunto com um controlador de rastreio de velocidade ou posição que possibilita assegurar robustez sob variação paramétrica e dinâmica não modeladas. O desempenho dinâmico do sistema utilizando a estrutura proposta não depende do modelo de emulação, possibilitando emular qualquer modelo matemático considerando a potência nominal da máquina de emulação. O compensador feedforward permite a inclusão de efeitos não-lineares e restrições encontradas na bancada experimental de ensaios quando necessário, tornando a estratégia uma boa candidata para sistemas com imprecisão no modelo dinâmico da bancada de teste. Além disso, diferentes abordagens de controle podem ser aplicadas tanto ao compensador e ao controlador de rastreio. O observador de Luenberger foi adotado no compensador feedforward, sendo que o controlador de rastreio em abordagem de velocidade foi o proporcional integral derivativo (PID) e em abordagem de posição o proporcional derivativo (PD). A configuração da bancada experimental consiste em dois motores de indução com rotor de gaiola de esquilo acoplados, no qual cada um desempenha a função de máquina sob teste e a outra de máquina de emulação. O método foi validado em modelos lineares e não-lineares com larga variação de atrito, inércia e efeitos de torção no eixo em abordagens de velocidade e posição rotórica. Os resultados simulados e experimentais são muito semelhantes, mesmo quando a alta incerteza é considerada nos parâmetros mecânicos.