Esquema Hardware-in-the-Loop de Controladores Lineales Ajustados a Través de Algoritmos Genéticos para Motor BLDC Utilizado en Scooter Eléctrico Bajo Condiciones de Operación Variables
Autores: Moreno-Suarez, Leonardo Esteban; Morales-Velazquez, Luis; Jaen-Cuellar, Arturo Yosimar; Osornio-Rios, Roque Alfredo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Esquema Hardware-in-the-Loop de Controladores Lineales Ajustados a Través de Algoritmos Genéticos para Motor BLDC Utilizado en Scooter Eléctrico Bajo Condiciones de Operación Variables
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Corredor
Motores de corriente continua sin escobillas
BLDC
Vehículos eléctricos de micromovilidad
Hardware-in-the-Loop
Algoritmos Genéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) son un tipo de motor síncrono de imán permanente (PMSM) ampliamente utilizados en vehículos de micromovilidad eléctrica, como scooters, bicicletas eléctricas, sillas de ruedas y segways, entre otros. Estos vehículos tienen muchas limitaciones operativas porque son conducidos directamente por el usuario con un ligero equipo de protección. Por lo tanto, para mejorar las estrategias de control y hacer la conducción más segura, es esencial modelar el sistema de tracción en una amplia gama de condiciones de operación en un entorno urbano. En este trabajo, desarrollamos un modelo electromecánico basado en la estructura Hardware-in-the-Loop (HIL) para un scooter eléctrico de dos ruedas, utilizando el motor BLDC para explorar su respuesta y probar controladores lineales para la gestión de velocidad y par bajo condiciones de operación variables. El modelo propuesto incluye parámetros del motor, características de componentes de electrónica de potencia, estructura mecánica y condiciones operativas externas. Mientras tanto, los controladores lineales se ajustarán o sintonizarán a través de un enfoque heurístico basado en Algoritmos Genéticos (GAs) para optimizar la respuesta del sistema. El esquema HIL podrá simular una amplia gama de condiciones, como el peso del usuario, pendientes, cambios en la velocidad del viento y condiciones combinadas. El modelo diseñado puede ser utilizado para mejorar el diseño del controlador y estimar cargas mecánicas y eléctricas. Finalmente, los resultados de las pruebas del controlador muestran cómo el esquema en cascada propuesto, sintonizado a través del GA, mejora el comportamiento del sistema y reduce el error cuadrático medio con respecto a un enfoque de sintonización clásica entre un 20% y un 60%.
Descripción
Los motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) son un tipo de motor síncrono de imán permanente (PMSM) ampliamente utilizados en vehículos de micromovilidad eléctrica, como scooters, bicicletas eléctricas, sillas de ruedas y segways, entre otros. Estos vehículos tienen muchas limitaciones operativas porque son conducidos directamente por el usuario con un ligero equipo de protección. Por lo tanto, para mejorar las estrategias de control y hacer la conducción más segura, es esencial modelar el sistema de tracción en una amplia gama de condiciones de operación en un entorno urbano. En este trabajo, desarrollamos un modelo electromecánico basado en la estructura Hardware-in-the-Loop (HIL) para un scooter eléctrico de dos ruedas, utilizando el motor BLDC para explorar su respuesta y probar controladores lineales para la gestión de velocidad y par bajo condiciones de operación variables. El modelo propuesto incluye parámetros del motor, características de componentes de electrónica de potencia, estructura mecánica y condiciones operativas externas. Mientras tanto, los controladores lineales se ajustarán o sintonizarán a través de un enfoque heurístico basado en Algoritmos Genéticos (GAs) para optimizar la respuesta del sistema. El esquema HIL podrá simular una amplia gama de condiciones, como el peso del usuario, pendientes, cambios en la velocidad del viento y condiciones combinadas. El modelo diseñado puede ser utilizado para mejorar el diseño del controlador y estimar cargas mecánicas y eléctricas. Finalmente, los resultados de las pruebas del controlador muestran cómo el esquema en cascada propuesto, sintonizado a través del GA, mejora el comportamiento del sistema y reduce el error cuadrático medio con respecto a un enfoque de sintonización clásica entre un 20% y un 60%.