Directrices de diseño para el control en cascada de orden fraccionario en motores de corriente continua: un análisis computacional sobre la combinación de órdenes de velocidad y corriente utilizando el método recursivo de Oustaloup
Autores: Haro-Larrode, Marta; Gomez-Jarreta, Alvaro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Directrices de diseño para el control en cascada de orden fraccionario en motores de corriente continua: un análisis computacional sobre la combinación de órdenes de velocidad y corriente utilizando el método recursivo de Oustaloup
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Control de orden fraccional
Motores de corriente continua
Control en cascada
Par
Velocidad
Exponentes fraccionarios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
El control de velocidad y par en cascada, o anidado, se ha utilizado ampliamente para motores de corriente continua en las últimas décadas. Al mismo tiempo, han surgido esquemas de control de orden fraccionario, que ofrecen grados adicionales de control. Sin embargo, adoptar controladores de orden fraccionario, particularmente en esquemas en cascada, no garantiza inherentemente un mejor rendimiento. Exponentes fraccionarios mal emparejados para los controladores PI internos y externos pueden empeorar el comportamiento y la controlabilidad del motor de corriente continua. Por lo tanto, encontrar combinaciones apropiadas de exponentes fraccionarios es crucial para minimizar los costos experimentales y lograr una mejor respuesta dinámica en comparación con el control en cascada de orden entero. Además, mitigar los acoplamientos adversos entre los lazos de velocidad y corriente sigue siendo un área poco explorada en el diseño de control de orden fraccionario. Este documento desarrolla un modelo computacional para el control en cascada de orden fraccionario de la velocidad (externa) y los lazos de corriente (internos) del motor de corriente continua para derivar combinaciones apropiadas de órdenes fraccionarios internos y externos. Se analizan métricas clave como el sobreimpulso, el tiempo de subida y los valores de corriente máxima durante los cambios de velocidad y par, junto con variables acopladas como la caída de velocidad durante los pasos de par y el par máximo durante los pasos de velocidad. Los mapas propuestos guían la selección de combinaciones efectivas, permitiendo a los lectores deducir diseños robustos o adaptativos según las necesidades de rendimiento específicas. La metodología emplea la aproximación recursiva de Oustaloup para modelar elementos de orden fraccionario, con simulaciones en MATLAB-SIMULINK que validan los criterios propuestos.
Descripción
El control de velocidad y par en cascada, o anidado, se ha utilizado ampliamente para motores de corriente continua en las últimas décadas. Al mismo tiempo, han surgido esquemas de control de orden fraccionario, que ofrecen grados adicionales de control. Sin embargo, adoptar controladores de orden fraccionario, particularmente en esquemas en cascada, no garantiza inherentemente un mejor rendimiento. Exponentes fraccionarios mal emparejados para los controladores PI internos y externos pueden empeorar el comportamiento y la controlabilidad del motor de corriente continua. Por lo tanto, encontrar combinaciones apropiadas de exponentes fraccionarios es crucial para minimizar los costos experimentales y lograr una mejor respuesta dinámica en comparación con el control en cascada de orden entero. Además, mitigar los acoplamientos adversos entre los lazos de velocidad y corriente sigue siendo un área poco explorada en el diseño de control de orden fraccionario. Este documento desarrolla un modelo computacional para el control en cascada de orden fraccionario de la velocidad (externa) y los lazos de corriente (internos) del motor de corriente continua para derivar combinaciones apropiadas de órdenes fraccionarios internos y externos. Se analizan métricas clave como el sobreimpulso, el tiempo de subida y los valores de corriente máxima durante los cambios de velocidad y par, junto con variables acopladas como la caída de velocidad durante los pasos de par y el par máximo durante los pasos de velocidad. Los mapas propuestos guían la selección de combinaciones efectivas, permitiendo a los lectores deducir diseños robustos o adaptativos según las necesidades de rendimiento específicas. La metodología emplea la aproximación recursiva de Oustaloup para modelar elementos de orden fraccionario, con simulaciones en MATLAB-SIMULINK que validan los criterios propuestos.