Aplicación de control deslizante de modo terminal rápido basado en observador de perturbaciones para motores asíncronos en control remoto de conductividad eléctrica en sistemas de fertirrigación
Autores: Wang, Huan; Zhao, Jiawei; Zhang, Lixin; Yu, Siyao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Aplicación de control deslizante de modo terminal rápido basado en observador de perturbaciones para motores asíncronos en control remoto de conductividad eléctrica en sistemas de fertirrigación
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Motores asíncronos
Sistema FTSMC-DO
Observador de perturbaciones
Condiciones de operación a baja velocidad
Controlador de modo deslizante
Rechazo robusto de perturbaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 37
Citaciones: Sin citaciones
En la dirección del control de motores asíncronos en la conductividad remota de máquinas de fertirrigación, este estudio propone una estrategia de control conjunta basada en el sistema de Control de Modo Deslizante Terminal Rápido-Observador de Perturbaciones (FTSMC-DO) para motores asíncronos. El objetivo es mejorar el rendimiento dinámico y la resistencia a perturbaciones de los motores asíncronos, especialmente en condiciones de funcionamiento a baja velocidad. El enfoque implica refinar el controlador de modelo interno de dos grados de libertad utilizando funciones de orden fraccional para separar explícitamente la robustez y las capacidades de seguimiento del controlador. Para mitigar la sensibilidad del motor a perturbaciones externas durante operaciones a velocidad variable, se introduce un observador de perturbaciones de carga, empleando funciones tangente hiperbólica y Fal para monitoreo y compensación en tiempo real, integrado de manera transparente en el controlador de modo deslizante. Para abordar problemas relacionados con el titubeo a baja velocidad típicamente asociados con controladores de modo deslizante, este estudio introduce una superficie de modo deslizante terminal rápida no singular revisada. Además, guiado por principios de control difuso, el estudio permite la selección en tiempo real de parámetros de ley de aproximación de modo deslizante. Los resultados experimentales de la plataforma de control de motor asíncrono demuestran que el control FTSMC-DO reduce significativamente el tiempo de ajuste y las fluctuaciones de velocidad durante la operación, minimizando el impacto de las perturbaciones de carga en el sistema. El sistema muestra una robusta capacidad de rechazo de perturbaciones, una robustez mejorada y una capacidad de control mejorada. Además, las pruebas de campo validan la efectividad del sistema FTSMC-DO en la regulación de los niveles de conductividad eléctrica (EC) remota. Se observa que el tiempo de control es inferior a 120 s, la sobreelongación es inferior al 16.1% y la regulación de EC dentro de 0.2 mS·cm sobre una distancia de tubería de 120 m. El control FTSMC-DO logra consistentemente los niveles de EC deseados con una fluctuación mínima y sobreelongación, superando a los métodos tradicionales PID y SMC. Este alto nivel de precisión es crucial para garantizar una entrega óptima de nutrientes y un uso eficiente del agua en sistemas de riego agrícola, destacando el potencial del sistema como una herramienta valiosa en prácticas agrícolas modernas y sostenibles.
Descripción
En la dirección del control de motores asíncronos en la conductividad remota de máquinas de fertirrigación, este estudio propone una estrategia de control conjunta basada en el sistema de Control de Modo Deslizante Terminal Rápido-Observador de Perturbaciones (FTSMC-DO) para motores asíncronos. El objetivo es mejorar el rendimiento dinámico y la resistencia a perturbaciones de los motores asíncronos, especialmente en condiciones de funcionamiento a baja velocidad. El enfoque implica refinar el controlador de modelo interno de dos grados de libertad utilizando funciones de orden fraccional para separar explícitamente la robustez y las capacidades de seguimiento del controlador. Para mitigar la sensibilidad del motor a perturbaciones externas durante operaciones a velocidad variable, se introduce un observador de perturbaciones de carga, empleando funciones tangente hiperbólica y Fal para monitoreo y compensación en tiempo real, integrado de manera transparente en el controlador de modo deslizante. Para abordar problemas relacionados con el titubeo a baja velocidad típicamente asociados con controladores de modo deslizante, este estudio introduce una superficie de modo deslizante terminal rápida no singular revisada. Además, guiado por principios de control difuso, el estudio permite la selección en tiempo real de parámetros de ley de aproximación de modo deslizante. Los resultados experimentales de la plataforma de control de motor asíncrono demuestran que el control FTSMC-DO reduce significativamente el tiempo de ajuste y las fluctuaciones de velocidad durante la operación, minimizando el impacto de las perturbaciones de carga en el sistema. El sistema muestra una robusta capacidad de rechazo de perturbaciones, una robustez mejorada y una capacidad de control mejorada. Además, las pruebas de campo validan la efectividad del sistema FTSMC-DO en la regulación de los niveles de conductividad eléctrica (EC) remota. Se observa que el tiempo de control es inferior a 120 s, la sobreelongación es inferior al 16.1% y la regulación de EC dentro de 0.2 mS·cm sobre una distancia de tubería de 120 m. El control FTSMC-DO logra consistentemente los niveles de EC deseados con una fluctuación mínima y sobreelongación, superando a los métodos tradicionales PID y SMC. Este alto nivel de precisión es crucial para garantizar una entrega óptima de nutrientes y un uso eficiente del agua en sistemas de riego agrícola, destacando el potencial del sistema como una herramienta valiosa en prácticas agrícolas modernas y sostenibles.