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Identificación de Parámetros y Control de Velocidad de un Motor BLDC de Pequeña Escala: Validación Experimental y Control PI en Tiempo Real con Filtrado de Paso Bajo

Autores: Abouseda, Ayman Ibrahim; Doruk, Resat Ozgur; Amini, Ali

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Identificación de Parámetros y Control de Velocidad de un Motor BLDC de Pequeña Escala: Validación Experimental y Control PI en Tiempo Real con Filtrado de Paso Bajo


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Motor de corriente continua sin escobillas
Parámetros
Modelado
Control en tiempo real
Validación experimental

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un enfoque estructurado y experimentalmente validado para la identificación de parámetros, modelado y control de velocidad en tiempo real de un motor de corriente continua sin escobillas (BLDC). Los parámetros eléctricos, incluyendo resistencia e inductancia, se midieron a través de pruebas de CC y CA bajo condiciones controladas, respectivamente, mientras que los parámetros mecánicos y electromagnéticos, como la constante de fuerza electromotriz (EMF) de retroceso y la inercia del rotor, se determinaron experimentalmente utilizando un dinamómetro AVL. La EMF de retroceso se obtuvo operando el motor como generador a diferentes velocidades, y la inercia se identificó utilizando un método de desaceleración basado en la relación entre la aceleración angular y el par. Los parámetros identificados se utilizaron para construir un modelo de función de transferencia del motor, que se implementó en MATLAB/Simulink R2024b y se validó contra datos experimentales en tiempo real utilizando señales de entrada sinusoidales y exponenciales. La comparación entre las respuestas de velocidad simuladas y medidas mostró una fuerte concordancia, confirmando la precisión del modelo. Se desarrolló e implementó un controlador proporcional-integral (PI) para la regulación de velocidad, utilizando un sistema de adquisición de datos (DAQ) National Instruments (NI) USB-6009 de bajo costo y un controlador Kelly. Se integró un filtro de paso bajo de primer orden en el bucle de control para suprimir perturbaciones de alta frecuencia y mejorar el rendimiento transitorio. Las pruebas experimentales utilizando un perfil de velocidad de referencia escalonado demostraron un seguimiento preciso, un mínimo sobreimpulso y un funcionamiento robusto. Aunque las técnicas de modelado y control aplicadas son bien conocidas, la novedad de este trabajo radica en su integración de identificación de parámetros experimental, validación en tiempo real e implementación de hardware práctico dentro de un marco unificado y replicable. Este enfoque proporciona una base sólida para estudios futuros que involucren estrategias de control más avanzadas o adaptativas para motores BLDC.

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