Un diseño paramétrico preliminar de arriba hacia abajo del control de posición de un actuador electromecánico
Autores: Maré, Jean-Charles
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un diseño paramétrico preliminar de arriba hacia abajo del control de posición de un actuador electromecánico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Proceso de arriba hacia abajo
Control de posición
Actuadores electromecánicos
Controladores en cascada
Diseño de control
Resultados de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Se propone y valida virtualmente un proceso de arriba hacia abajo para el control de posición de actuadores electromecánicos (EMA) que utilizan controladores en cascada convencionales. Su objetivo es facilitar las fases de diseño inicial de un proyecto al proporcionar un medio sencillo que solo requiere cálculos algebraicos simples, a partir del rendimiento especificado y los parámetros de diseño de nivel superior del EMA. Esto hace posible incluir consideraciones de control realistas en la fase de dimensionamiento y optimización preliminar. Se abordan secuencialmente los controladores de posición, velocidad y corriente. Este proceso de arriba hacia abajo se basa en la generación y uso de gráficos que definen la ganancia óptima de posición, el factor de amortiguamiento de segundo orden del lazo de velocidad y la frecuencia natural con respecto al rendimiento especificado del lazo de posición. Para cada lazo, el diseño de control especifica formalmente la dinámica requerida y la implementación digital del siguiente lazo interno. Un diagrama de flujo no causal resume las ecuaciones utilizadas y las interdependencias entre los datos. Esto permite potencialmente cambiar cuáles se utilizan como entradas. El proceso se valida virtualmente utilizando el ejemplo de un actuador de control de vuelo. Esto se logra mediante la simulación de un modelo de parámetros concentrados realista, que incluye cualquier efecto funcional y parasitario significativo. Las pruebas virtuales se realizan siguiendo un enfoque de abajo hacia arriba para resaltar el rendimiento de seguimiento y rechazo. Utilizando magnitudes de excitación baja, media y alta, muestran la robustez de los controladores frente a no linealidades. Finalmente, los resultados de la simulación confirman la solidez del proceso propuesto.
Descripción
Se propone y valida virtualmente un proceso de arriba hacia abajo para el control de posición de actuadores electromecánicos (EMA) que utilizan controladores en cascada convencionales. Su objetivo es facilitar las fases de diseño inicial de un proyecto al proporcionar un medio sencillo que solo requiere cálculos algebraicos simples, a partir del rendimiento especificado y los parámetros de diseño de nivel superior del EMA. Esto hace posible incluir consideraciones de control realistas en la fase de dimensionamiento y optimización preliminar. Se abordan secuencialmente los controladores de posición, velocidad y corriente. Este proceso de arriba hacia abajo se basa en la generación y uso de gráficos que definen la ganancia óptima de posición, el factor de amortiguamiento de segundo orden del lazo de velocidad y la frecuencia natural con respecto al rendimiento especificado del lazo de posición. Para cada lazo, el diseño de control especifica formalmente la dinámica requerida y la implementación digital del siguiente lazo interno. Un diagrama de flujo no causal resume las ecuaciones utilizadas y las interdependencias entre los datos. Esto permite potencialmente cambiar cuáles se utilizan como entradas. El proceso se valida virtualmente utilizando el ejemplo de un actuador de control de vuelo. Esto se logra mediante la simulación de un modelo de parámetros concentrados realista, que incluye cualquier efecto funcional y parasitario significativo. Las pruebas virtuales se realizan siguiendo un enfoque de abajo hacia arriba para resaltar el rendimiento de seguimiento y rechazo. Utilizando magnitudes de excitación baja, media y alta, muestran la robustez de los controladores frente a no linealidades. Finalmente, los resultados de la simulación confirman la solidez del proceso propuesto.