Diseño de un controlador de velocidad adaptativo para un MSIP utilizando inteligencia artificial

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1 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl Univrsia Politécnica Tulancingo División posgrao Tulancingo Hialgo México {omar.aguilar rubn.tapia ivan.rivas Rsumn. Los motors síncronos imans prmannts s han utilizao ampliamnt n aplicacions vlocia variabl alta prcisión sin mbargo l suma control b cumplir con altas xigncias smpño inámico. En st trabajo s raliza un análisis comparativo la rspusta un motor síncrono con cuatro stratgias control: convncional proporcional intgral moos slizants lógica ifusa y rs nuronals. S scrib l molo l motor l rgulaor corrint y s raliza l isño l control. Amás s utiliza un obsrvaor no linal para la stimación la vlocia l rotor y l par carga. El smpño caa controlaor s analiza miant simulacions n l timpo on l motor s somt a ivrsas prturbacions y cambios rfrncia. La técnica control propusta miant rs nuronals xhib l mjor smpño bio a u pu aaptars a caa conición manano bajo costo computacional para una opración n lína y consirano las no linalias l sistma. Palabras clav. MSIP lógica ifusa moos slizants rs nuronals. Dsign of a Sp Aaptiv Controllr for a PMSM using Artificial Intllignc Abstract. Prmannt magnt synchronous motors hav bn wily us in variabl sp rivs; howvr th control schm must nsur high ruirmnts of ynamic prformanc. In this work a comparativ analysis of a synchronous motor rspons with four control stratgis convntional proportional intgral sliing mo fuzzy logic an nural ntworks is xpos. Th motor mol an th currnt controllr ar scrib; this allows th control laws sign. In aition a nonlinar obsrvr for stimating th rotor sp an loa toru is sign. Th prformanc of ach rivr is analyz using tim simulations whr th motor is subjct to isturbancs an rfrnc changs. Th propos control tchniu using nural ntworks xhibits th bst prformanc bcaus it can aapt to vry conition maning low computational ffort for an onlin opration an consiring th systm nonlinaritis. Kywors. PMSM fuzzy logic sliing mo nural ntwork. 1. Introucción Los nuvos sarrollos tcnológicos n matrials magnéticos smiconuctors potncia lctrónica igital y toría control han prmitio u los motors corrint altrna (CA) san capacs hacr frnt a los safíos alta ficincia y rurimintos alto smpño u mana l sctor inustrial. En st sntio los motors síncronos imans prmannts (MSIP) son una altrnativa y srios comptiors las máuinas inucción bio a u prsntan alta ficincia alto factor potncia xclnt robustz alta rlación toru/inrcia y mantniminto conómico [1]. En la actualia los MSIP s mplan n una amplia gama aplicacions inustrials u van s puños srvomotors para máuinas hrramintas motors léctricos vhículos híbrios y propulsors n barcos y submarinos []. Estas aplicacions manan una rspusta rápia y prcisa ant isturbios y prturbacions. Para cumplir con stas xigncias s ruirn compljos sumas control u prmitan un smpño inámico sguro y confiabl ant ifrnts conicions oprativas [1 3]. El control vctorial s un métoo ficint para motors síncronos n aplicacions vlocia variabl n amplios rangos opración. Normalmnt s usa n máuinas CA para

2 4 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl convrtirlas n cuanto a su rniminto n máuinas corrint ircta (CD) con xcitación sparaa sto prmit caractrísticas control altamnt sabls [1]. El principio l control para l MSIP stá basao n la orintación campo ón las corrints n jugan un papl trminant para su smpño. Para asgurar l control vctorial l MSIP s fin u la corrint n j ircto i sa igual a cro con lo u s obtin l toru máximo l motor [4 5]. El suma convncional proporcional-intgral (PI) s l rgulaor más utilizao para controlar las corrints l MSIP. La implmntación l control campo orintao ruir controlaors corrint con rspusta rápia y alta prcisión con l fin proporcionar srvo accionamintos ficincia óptima [5]. Convncionalmnt los controlaors PI s mplan n lazos control por su simplicia y amplia acptación sin mbargo s sab u prsntan algunas limitacions como su pnncia n l molo complto y la xactitu los parámtros. Por lo tanto para hacr frnt a las no linalias y snsibilia parámtros s bn incorporar n la structura l controlaor mcanismos aaptabilia llvano a un scnario isño compljo. En la litratura s han propusto ivrsos mcanismos aaptación como control aaptativo moos slizants controlaor structura variabl controlaor PI auto-sintonizao controlaor prictivo ntr otros. Sin mbargo l mayor problma u prsntan stos controlaors s su alta pnncia los molos matmáticos y su ificulta para rprsntar un sistma práctico [ 4]. Por otro lao l isño controlaors intlignts no ruir un molo matmático xacto bio a su capacia para rsolvr problmas no linals a través l aprnizaj por jmplo las rs nuronals artificials son muy útils n sta ára [4 6]. Otra hrraminta control s la lógica ifusa u s pu ntnr como una clas intligncia artificial ón l conociminto y xprincia un xprto s pun convrtir n rglas control lingüísticas rproucino la toma cisions una prsona [ 7]. En st trabajo s prsnta un análisis comparativo la rspusta un motor síncrono imans prmannts con cuatro controlaors ifrnts: Controlaor PI convncional suma control por moos slizants rs nuronals y un rgulaor ifuso. Los controlaors s stablcn sobr la técnica control vctorial con sacoplo las corrints i i. La aplicabilia s prsnta miant stuios simulación l MSIP consirano ifrnts conicions oprativas y ivrsas prturbacions.. Molo inámico l MSIP El molo matmático u scrib l comportaminto inámico l MSIP n un marco rfrncia stacionario s pu finir como: i L = rsi + L iω + v t i L = r i L i ω λ ω v t s m on v y v son los voltajs aplicaos n l stator n un marco rfrncia rspctivamnt; i i son las corrints n ; r s s la rsistncia n l stator; L y L son las inuctancias propias l stator n ; ω s la vlocia angular léctrica l rotor; T s l par lctromagnético l motor n p s l númro pars polos y λ m s l flujo magnético constant proucio por l imán prmannt n l rotor. La cuación inámica la vlocia y la posición l rotor son: y s tin u ωr 1 = t J θr = ωr r ( T T ) n p T = 1.5 λ m i + ( L L ) i i l (1) () (3)

3 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial 43 VCA 6 Hz Convrtior CA-CD Convrtior CD-CA ~ C V CD i c i b i a MSIP Snsor vlocia m a m b m c abc abc ω i m m i Control vlocia n marco rfrncia i t Fig. 1. Diagrama blous l sistma control para rgular la vlocia l rotor l MSIP on s la vlocia mcánica l rotor J s l momnto inrcia l rotor s la posición l rotor y T l s l par carga aplicao al motor. En st trabajo s consira un MSIP polos no salints con los imans montaos n la suprfici l rotor [8] por lo cual las inuctancias n j y j son iguals n conscuncia l par lctromagnético s calcula miant T n p = 1.5 λmi. (4) Para isñar l rgulaor vlocia s mplan trs lazos control con rtroalimntación ngativa sto prmit obtnr la vlocia saa l rotor y mjorar l smpño l motor n stao stabl y transitorio. El sistma rgulación incluy un lazo para la vlocia l rotor un lazo control corrint n j y otro n j. El iagrama blous l sistma control para rgular la vlocia l rotor utilizano la técnica control vctorial s mustra n la Fig. 1. El sistma control consist n una funt rctificaora voltaj CA-CD un MSIP una funt invrsora voltaj CD-CA un control automático corrint un snsor posición u trmina la vlocia l rotor y un rgulaor vlocia. El ángulo léctrico s calcula multiplicano l ángulo mcánico l rotor por l númro polos. 3. Esuma control l MSIP En la Fig. 1 s pun obsrvar u las ntraas al sistma control vlocia son la vlocia rfrncia ω la corrint saa n j ircto i y la vlocia l rotor. La corrint saa i s trmina a partir l par lctromcánico u s proporcional a la corrint n j Disño l suma control l MSIP (control campo orintao) El molo l MSIP (1) () y (4) s un sistma inámico con os ntraas control v y v. Si s pu hacr u la componnt la corrint n j ircto sa igual a cro s obtin un comportaminto similar al un motor corrint ircta con xcitación flujo constant [9]. Las cuacions inican u l MSIP s un sistma no linal bio al acoplaminto u xist ntr las ifrnts variabls stao (corrints y vlocia l rotor). También s pu obsrvar

4 44 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl u los parámtros pnn las conicions opración principalmnt l par carga y tmpratura opración. La principal mta l controlaor s rgular la vlocia angular l rotor para u siga una trayctoria saa ant ifrnts prturbacions paramétricas y variacions l par carga. Por lo tanto la principal sñal rror s pu finir como ω ω = (5) on ω s la vlocia saa para l rotor. En (1) s tinn os variabls control inpnints v y v si la sñal control v rgula la vlocia l motor s tin un grao librta isponibl v y s pu tomar vntaja llo. Una vntaja s vitar la smagntización los imans prmannts lo cual s logra hacino u la corrint n j ircto sa igual a cro [9-1]. Si s cumpl sta conición la corrint l stator s igual a la corrint n j ntoncs l par lctromagnético l MSIP s proporcional a i. Otra vntaja s u los nlacs flujo constants tinn una rlación linal con la corrint n l stator con lo cual s pu fácilmnt stimar su valor. Dfinino l rror sguiminto la corrint n j como = i i (6) on i s la sñal rfrncia para la corrint n j. En toría l controlaor propusto obliga a la corrint i a tnr un valor igual a cro n un timpo finito y u l par léctrico sa proporcional a la corrint i. Por lo tanto s fin l rror para la corrint n j = i i (7) on i s la sñal rfrncia para la corrint n j. El sistma control propusto s basa n un suma sinusoial por ancho pulso (SPWM) on las sñals moulación n l marco rfrncia son m y m Fig. 1. La sñal moulación s transforma al sistma abc utilizano la transformaa Park y la posición l rotor para compararla con la sñal portaora alta frcuncia. 3.. Cálculo la corrint saa i La corrint saa n j s trmina sustituyno () y (4) n la rivaa (5) con la inámica saa l rror. Dspjano i s obtin la corrint saa i para l controlaor corrint n j cuaratura J ɺ T ω l + + c (8).75n pλm J = ω i on c s la vlocia convrgncia l rror la vlocia. S pu obsrvar u l valor la corrint saa stá n función la rivaa la vlocia rfrncia l par carga y la vlocia l rotor por lo u s ncsario mirlos o stimarlos Estimación l par carga T l En la práctica l par carga s sconocio por lo cual s ncsario isñar un stimaor para conocr su valor y calcular la corrint saa. Las cuacions u scribn al stimaor no linal son [13]: ωˆ r t i k Tˆ ω l = l1 s J (9) Tˆ t l = l s (1) on s la stimación la vlocia mcánica l rotor; s l par mcánico stimao; s l rror vlocia la vlocia stimaa; l 1 y l son las ganancias las cuacions inámicas l stimaor y; k ω=.75. Combinano las cuacions l stimaor (9) y (1) y la cuación inámica la vlocia l rotor s pu obtnr un conjunto cuacions u scribn l sguiminto inámico l rror l stimaor. El conjunto cuacions ifrncials (11) rprsnta un sistma linal autónomo

5 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial 45 λ m ω r + - ω Control vlocia i l Obsrvaor no linal i i + - i = + Tˆ - i L PI u L X PI u - + X / / m m i abc m a m b m c SPWM i Fig.. Diagrama blous para rgular la vlocia un MSIP utilizano os compnsaors convncionals PI t abc Snsor MSIP i c i b i a - + V CD asintóticamnt stabl con la lcción acuaa los parámtros l 1 y l [14]: 4.1. Disño l controlaor convncional PI para l MSIP ω r = Tl l 1 ω 1 r J. (11) l T l Para rgular la vlocia l rotor l MSIP y mjorar su smpño inámico primro s isña un suma control convncional PI Fig.. Consirano (1) s finn las siguints sñals control como n [15] 4. Sintonización controlaors El suma rgulación para l motor síncrono imans prmannts s ha finio n la scción trs sin mbargo su corrcta opración ruir stratgias control robustas o aaptativas u garanticn un smpño sguro y confiabl amás b rsponr rápia y acuaamnt ant ivrsos scnarios a los u s pua nfrntar. En st trabajo s proponn trs formas sintonización y aplicación l suma control orintao campo comparano l smpño con un controlaor linal PI. u = V L i ω u = V + L i ω + λ ω m (1) sustituyno (1) n (1) s obtinn l siguint sistma inámico primr orn: i L + rsi = V t i L + rsi = V. t (13) Para rgular la vlocia l rotor un MSIP utilizano os controlaors convncionals PI s pun stablcr os sistmas control a lazo crrao uno para rgular i y otro para i. En la Fig.

6 46 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl s mustra u l controlaor para i prmit calcular u. D forma similar l controlaor i trmina u. La magnitu la corrint i la trmina l lazo control l par lctromagnético u stá n función la vlocia rfrncia. Asumino u la función transfrncia a lazo crrao ntr V (s) y E (s) son primr grao y smjants los parámtros l controlaor PI s trminan como k p=l /τ y k I=k p(r s/l ). El coficint τ s l rtaro timpo la rspusta l controlaor. Las sñals control u ntrgan los controlaors corrint s transforman al marco rfrncia abc para compararlos con una sñal triangular. Los pulsos u gnra la comparación las os sñals s nvían a los ispositivos smiconuctors potncia la funt invrsora voltaj u alimnta al motor síncrono imans prmannts. 4.. Control robusto por moos slizants Utilizano (1) (5) (6) y (8) s isña la ly conmutación l controlaor no linal por moos slizants [16] u = u sign ( ) u = u sign( ) (14) on u y u son los valors máximos las sñals control rspctivamnt. El iagrama blous para rgular la vlocia l MSIP utilizano la técnica moos slizants s mustra n la Fig. 3. La conición xistncia moos slizants s uivalnt a la conición stabilia por lo tanto s slccionan os funcions Lyapunov finias positivas la siguint forma: V V 1 = 1 =. (15) Drivano rspcto al timpo sobr la trayctoria (6) y (7) rspctivamnt y sustituyno s obtin Vɺ ɺ i r i L i u = = s + + ω t L L L Vɺ ɺ i r i i u s λm = = + + ω + ω t L L L (16) on Ι iι= i sign i para i=. Las rivaas la funcions Lyapunov son ngativas si u L u L i r L s > + i + ωi t L L para (17) i rs λm > + i + ω i + ω para. (18) t L L Por lo tanto y ω son igual a cro spués un intrvalo timpo finito Control aaptativo miant rs nuronals B-splin Para l isño l nurocontrolaor s mpla una r nuronal ntrnaminto instantáno B- splin (BSNN) bio a u prsntan mjors caractrísticas comparaas con otras rs nuronals (RN) intlignts por jmplo: la RN rtropropagación (RNBP) y la RN función bas raial (RNRBF). En st caso la BSNN s compon por trs capas u son: 1) un spacio l- imnsional ntraas normalizao; ) un conjunto funcions bas p; y 3) la función salia la r. Uno los lmntos mulars a finir n la structura las BSNN son las funcions bas u pun incorporar conociminto prvio la planta por part l isñaor. Las funcions bas B-Splin s obtinn utilizano una rlación rcurrnt [17-18] las cuals son numéricamnt stabls computacionalmnt ficints y pun tratar con cualuir istribución stratégica puntos control. La función salia la r nuronal aaptativa (RNA) s una combinación linal las salias las funcions bas y n gnral s continua. Los coficints linals son los psos ajustabls w i y bio a u la salia s linalmnt pnint l conjunto psos l ntrnaminto s simplmnt un problma

7 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial 47 ω r + - ω i Control + vlocia - i = i + Tˆ - l i Estimaor no linal i Control Moos slizants m m abc m a m b m c SPWM abc t Snsor MSIP i c i b i a - V DC + Fig. 3. Diagrama blous para rgular la vlocia l MSIP utilizano la técnica moos slizants optimización linal [19]. Por lo cual la salia s pu scribir [] P T yˆ = aiwi = a w (19) i= 1 on a s un vctor p-imnsional u contin las salias las funcions bas y w s l vctor corrsponint psos. Para isminuir l timpo y sfurzo computacional n st caso s utilizan solamnt os factors pso para caa RN. En st trabajo l suma control l MSIP utiliza un algoritmo control u s basa n una RNA u s ncarga trminar l valor la salia tnino como ntraas: salias pasaas y ntraas actuals. Con bas a sos valors s trmina l valor óptimo la ntraa control tal forma u l rror tina a cro. La rgla aprnizaj u s utiliza s graint scnnt n vz los algoritmos rcursivos mínimos cuaraos u son más complicaos Para la actualización los psos W(t-1) s utiliza una rgla aprnizaj instantáno la forma [] x ( t ) ( t ) γ W ( t 1 ) = a ( t ) a () on γ s la rlación aprnizaj a s l vctor u contin las salias las funcions bas w s l vctor psos y x= m(t)-(t) on m(t) y (t) son las salias saa la r y la salia actual la r B-splin rspctivamnt. Para l ntrnaminto la r prvio a su trabajo n lína s consiraron ivrsos scnarios a los u s pu vr somtio l motor Tabla 1. S consira l smpño a lazo abirto l sistma moificano par carga y vlocias l rotor. Los valors finals los parámtros control l ntrnaminto fura lína u s utilizan como conicions inicials para su opración n lína scción 5 k i= para i k i=5.156 para i k p=1.784 para i k p=.414 para i. La rlación aprnizaj u s obtin s γ=.4 sto prmit tnr un control suav y robusto como s aprcia n la scción rsultaos. 4.4 Control aaptativo miant lógica ifusa Un sistma ifuso mula la acción un xprto humano stá compusto por cuatro tapas básicas u s mustran n l suma la Fig. 4. El mcanismo infrncia s l núclo un controlaor ifuso s ón s gnran las accions control n función l conjunto rglas bas usano los conctors lingüísticos SI-

8 48 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl Tabla 1. Conicions oprativas prvias ntrnaminto la r fura lína Par carga Tl (Nm) Vlocia l rotor ωr (rpm) {Ngativo alto Ngativo bajo Cro Positivo bajo Positivo Alto}. Entoncs las funcions mmbrsía son: a = {( '] Na} N b = { [ B ] µ N b} C = {[ A ' A ] µ C } N A µ b ' = { [ ] Pb} Pa = { [ A ) µ Pa} P B µ (1) on l grao prtnncia para los grupos trapzoials y triangulars s obtin con Fig. 4. Esuma controlaor ifuso Nb µ ε Na µ ε ( f ) µ ε NC Pb ( f ) A ' ε f = max min 1 A' B ' ε f B ' ε f = max min A ' B ' A ' ( f ) µ ε ( f ) µ ε Pa ε f A ' A ε f = max min A ' A ε f B ε f = max min A B A B ε B A f ( f ) = max min 1. () (3) (4) (5) (6) Fig. 5. Funcions mmbrsía para l rror y su rivaa ENTONCES. Entoncs n st trabajo para l isño l controlaor ifuso s mpla un suma tipo Mamani con 5 funcions mmbrsía para l rror (t) y su rivaa (t)/t. Existn ivrsas formas para llvar a cabo la tapa fusificación como s l caso [1] on s mpla una técnica razonaminto inuctivo ifuso con funcions mmbrsía Gaussianas usano únicamnt valors ntr.5 y 1 para los graos prtnncia. En st trabajo s finn conjuntos ifusos otro tipo: trapzoial y triangular lo u prmit usar too l rango posibl n l grao prtnncia Fig. 5 []. S obtinn grupos: En la tapa fusificación la acción control scrita n forma lingüística s transforma n un valor prciso fino un nuvo valor para la salia control s l cual s obtin por mio l cntroi sobr la función mmbrsía y s rprsnta por: S = j ( ) ( ) j µ B j δ j δ j para µ B δ j j j { Na Nb C Pb Pa}. (7) on µb j(δ j) s l grao mmbrsía. En las Fig. 6 y 7 s mustran las suprficis control para la corrint i y para la corrint i rspctivamnt. S usan los valors.7 y 3 n A y B para sarrollar la fusificación l rror n la corrint i n l caso su rivaa s 1 y 8.

9 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial 49 Tabla. Parámtros l MSIP Parámtro D la misma forma para la fusificación l rror la corrint i s utiliza.1 y 4 finalmnt para su rivaa s 1 y 5. 5 Rsultaos y análisis Símbolo Valor y unias Coficint inrcia J Nm Voltaj nominal v 1 V Rsistncia l stator Inuctancia l stator n j Inuctancia l stator n j Inuctancia isprsión l stator Flujo magnético l imán prmannt En sta scción s prsntan los rsultaos las simulacions u s ralizaron para vrificar y comparar l smpño los ifrnts sumas control vlocia l rotor l MSIP. Estos rsultaos s utilizan para xaminar la rspusta inámica l control aaptativo (PI NN) u s compara con trs sumas control ifrnts: controlaor PI (PI FIX) controlaor por moos slizants (SM) y controlaor ifuso (FUZZY). rs L L Lls λm.6 Ω 6.73 mh 6.73 mh.1 L.319 Wb Pars polos P Tabla 3. Conicions oprativas a las u s somt l MSIP Par carga Tl (Nm) Vlocia l rotor ωr (rpm) si t.1 si t.5.8 si.1 < t si.5 < t si.19 < t.9 si.15 < t.5.9 si.9 < t.38 6 si.5 < t si.38 < t.45-1 si.35 < t.5 si t >.45 si t >.5 Salia control Salia control Fig. 6. Suprfici control para la corrint i Error Error -5-1 Fig. 7. Suprfici control para la corrint i La implmntación los cuatro controlaors s raliza n Matlab/Simulink Fig. 1. Los parámtros l MSIP s asumn conocios Tabla. En los 4 sumas control s mpla l mismo obsrvaor propusto l par carga y l controlaor corrint s mplan los siguints valors para las ganancias: l 1=88 l = y c=5. Las magnitus la vlocia saa l rotor y l par carga aplicao al motor s inican n la Tabla 3 l timpo s n sgunos. El scnario simulación propusto mana grans variacions vlocia y prturbacions xtrnas u rprsntan conicions rals trabajo para l MSIPLas Fig rsumn los rsultaos obtnios miant simulación l control vlocia l rotor l MSIP trifásico u tin una potncia nominal 1kW y una vlocia 3 rpm Drror Drror

10 5 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl Fig. 8. Dsmpño inámico la vlocia l rotor l MSIP.1 Fig. 9. Evolución l rror la vlocia l rotor i SM i PI NN i PI FIX i FUZZY a) i (A) timpo (sg) 1 i PI NN i PI FIX i FUZZY i SM b) i (A) timpo (sg) Fig. 1. Dsmpño inámico las corrints n l marco rfrncia l MSIP

11 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial 51 rror corrint (A) rror corrint (A) timpo (sg) SM PI FIX PI NN FUZZY - SM PI FIX PI NN PI FUZZY timpo (sg) a) b) Fig. 11. Evolución l rror las corrints n l stator l MSIP n un marco rfrncia 1 k I PI i 1 k P PI i.5 k I PI i timpo (sg) timpo (sg) k P PI i timpo (sg) timpo (sg) Fig. 1. Evolución las ganancias kp y ki los os controlaors PI u ntrga l nurocontrolaor La Fig. 8 mustra l smpño inámico la vlocia l rotor mplano ifrnts sumas control. S obsrva como l controlaor aaptativo xhib un mjor smpño rspcto a los otros controlaors n particular cuano s prsntan moificacions raicals n los valors la vlocia saa y par carga. La Fig. 9 prsnta la comparación los rrors vlocia obtnios on s pu obsrvar u l rango rror vlocia para l suma aaptativo s l.96% la vlocia nominal mintras u para l control PI l rror para sta variabl alcanza l 1.5% 1.74% para l control por MD y 1.97% para l FUZZY. La implmntación los cuatro controlaors s raliza n Matlab/Simulink Fig. 1. Los parámtros l MSIP s asumn conocios Tabla. En los 4 sumas control s mpla l mismo obsrvaor propusto l par

12 5 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl carga y l controlaor corrint s mplan los siguints valors para las ganancias: l 1=88 l = y c=5. Las magnitus la vlocia saa l rotor y l par carga aplicao al motor s inican n la Tabla 3 l timpo s n sgunos. El scnario simulación propusto mana grans variacions vlocia y prturbacions xtrnas u rprsntan conicions rals trabajo para l MSIP. La comparación las corrints l stator l motor n s mustra n la Fig. 1. En la Fig. 1.b s obsrva u n stao stacionario los sumas control manan la misma amplitu corrint i pro n la rspusta transitoria l controlaor por moos slizants prsnta mnors sobrimpulsos. En la Fig. 11 s aprcia u i = xcpto n l controlaor por moos slizants y ifuso. S pu obsrvar u la rspusta i u ntrga l controlaor por moos slizants oscila n un intrvalo acotao ntr.5 y -. A. La Fig. 1 inica u n algunos prioos la simulación l controlaor convncional PI ruir mnor amplitu corrint para alcanzar satisfactoriamnt la vlocia saa l rotor. Sin mbargo acuro a los rsultaos mostraos l controlaor aaptativo basao n rs nuronals B-splin xhib l mjor smpño tanto n rspusta transitoria como n stao stacionario por lo u s prsnta como una solución más atractiva para l problma rgulación vlocia l rotor para un motor síncrono imans prmannts sujto a altas manas. En la Fig. 1 s mustra la volución las ganancias k P y k I los os controlaors PI u ntrga la BSNN. Para las ganancias l controlaor aaptativo u rgula i ; al inicio la simulación su magnitu cambia raicalmnt la conición inicial hasta alcanzar un valor crcano a 1.5 y.71. Postriormnt la r nuronal sigu aprnino y moificano las ganancias n función a los cambios vlocia rfrncia y l par carga. Es vint u l nurocontrolaor tin la capacia aprnr y aaptars n lína por lo cual pu utilizars n aplicacions como n robots manipulaors máuinas borar control altitu y vlocia una aronav on la aaptación los parámtros s ruir n momntos críticos y l rajust o calibración manual las ganancias l controlaor s imposibl. 6. Conclusions En st trabajo s raliza l stuio comparativo cuatro ifrnts stratgias control basaas n rgulaors convncionals intligncia artificial sumas aaptativos y structura variabl para rgular la vlocia un MSIP. Las stratgias control s implmntan n Matlab/Simulink para conocr su rspusta transitoria y smpño n stao stabl cuano s prsntan isturbios n l par carga y ifrnts rurimintos la vlocia saa. Los rsultaos las simulacions mustran u toos los controlaors funcionan rlativamnt bin pro l controlaor aaptativo basao n rs nuronals artificials prsnta una xclnt rspusta inámica comparaa con los otros sumas control. El análisis inica u los parámtros l nurocontrolaor s actualizan n lína acuro a la ly aprnizaj para obtnr robustz y sguiminto prciso la trayctoria saa. Agracimintos Est trabajo ha sio apoyao por: 1. Cincia Básica CONACYT. Proycto Estancia Sabática CONACYT. Proycto Rfrncias 1. Ozturk N. & Clik E. (1). Sp Control of Prmannt Magnt Synchronous Motors using Fuzzy Controllr bas on Gntic Algorithms. Elctrical Powr an Enrgy Systms Vol. 43 No. 1 pp DOI: 1.116/j.ijps Ibal A. Abu-Rub H. & Nounou H. (14). Aaptiv Fuzzy Logic-Controll Surfac Mount Prmannt Magnt Synchronous Motor Driv. Systms Scinc & Control Enginring Vol. No. 1 pp DOI: 1.18/

13 Disño un controlaor vlocia aaptativo para un MSIP utilizano intligncia artificial Lin C.H. (15). PMSM Srvo Driv for V-Blt Continuously Variabl Transmission Systm Using Hybri Rcurrnt Chbyshv NN Control Systm. Journal of Elctrical Enginring & Tchnology Vol. 1 No. 1 pp DOI: 1.537/JEET Xu D. Zhang S. & Liu J. (13). Vry-low Sp Control of PMSM bas on EKF Estimation with Clos Loop Optimiz Paramtrs. ISA Transactions Vol. 5 No. 6 pp DOI: 1.116/j.isatra Khanchoul M. Hilairt M. & Norman-Cyrot D. (14). A passivity-bas controllr unr low sampling for sp control of PMSM. Control Enginring Practic Vol. 6 pp. 7. DOI: 1.116/j.conngprac Jung J.W. Choi Y.S. Lu V.Q. & Choi H.H. (11). Fuzzy PI-typ currnt controllrs for prmannt magnt synchronous motors. Elctric Powr Applications (IET) Vol. 5 No. 1 pp DOI: 1.149/it-pa Elmas C. Ustun O. & H.-Sayan H. (8). A nuro-fuzzy controllr for sp control of a prmannt magnt synchronous motor riv. Exprt Systms with Applications Vol. 34 No. 1 pp DOI: 1.116/j.swa Omran I. Etin E. & Bachlir O. (15). Moling an Simulation of Soft Snsor Dsign for Ral-Tim Sp an Position Estimation of PMSM. ISA Transactions Vol. 57 No. 1 pp DOI: 1.116/j.isatra Zhng S. Tang X. Song B. Lu S. & Y B. (13). Stabl aaptiv PI control for prmannt magnt synchronous motor riv bas on improv JITL tchniu. ISA Transactions Vol. 5 No. 4 pp DOI: 1.116/j.isatra Yazani A. & Iravani R. (1). Voltag-Sourc Convrtrs in Powr Systms Moling Control an Applications. John Wily & Sons. 11. Krishnan R. (9). Prmannt Magnt Synchronous an Brushlss DC Motor Drivs. CRC Prss. 1. Acctta A. Cirrincion M. & Pucci M. (1). TLS EXIN bas Nural Snsorlss Control of a High Dynamic PMSM. Control Enginring Practic Vol. No. 7 pp DOI: 1.116/j.conngprac Morno J.A. & Osorio M.A. (8). Lyapunov Approach to Scon-Orr Sliing Mo Controllrs an Obsrvrs. Proc. of 47th IEEE Confrnc on Dcision an Control pp DOI: 1.119/CDC Along F. D Ippolito F. Giarina G. & Scaffii T. (7). Dsign an low-cost implmntation of an optimally robust ruc-orr rotor flux obsrvr for inuction motor control. IEEE Transactions on Inustrial Elctronics Vol. 54 No. 6 pp DOI: 1.119/TIE Ahmai A. Shi M. Yazani A. & Haniff M. (1). Dsigning an Optimal Fuzzy-PID Controllr for Sp Tracking of Stppr Motor. Proc. of IEEE Symposium on Inustrial Elctronics an Applications pp DOI: 1.119/ISIEA Utkin V. Gulnr J. & Shi J. (9). Sliing Mo Control in Elctro-Mchanical Systms. CRC Prss. DOI: 1.18/ Cox M. (197). Th numrical valuation of B- splins. Journal of Appli Mathmatics Vol. 1 No. pp DOI: 1.193/imamat/ DBoor C. (197). On Calculating with B-splins. Journal of Approximation Thory Vol. 6 No.1 pp DOI: 1.116/1-945(7) Singirsu R. (1996). Enginring Optimization: Thory an Practic. John Wily & Sons.. Brown M. & Harris C. (1994). Nurofuzzy Aaptiv Moling an Control. Prntic Hall. 1. Cllir F.E. Nbot A. Mugica F. & Albornoz. A.D. (1996). Combin ualitativ/uantitativ simulation mols of continuous-tim procsss using fuzzy inuctiv rasoning tchnius. Intrnational Journal of Gnral Systm Vol. 4 No. 1 pp DOI: 1.18/ Fng G. (1). Analysis an Synthsis of Fuzzy Control Systms: A Mol-Bas Approach. CRC Prss. Omar Aguilar-Mjía rcibió l título Ingniro Eléctrico n 1999 por l Instituto Tcnológico Pachuca l grao Mastro n Cincias n la spcialia Ingniría Eléctrica n por l CINVESTAV Unia Guaalajara n 15 obtuvo l grao Doctor n Ingniría Inustrial por la Univrsia Autónoma l Estao Hialgo. Actualmnt s profsor invstigaor la Univrsia Politécnica Tulancingo. Sus áras intrés son l control robusto máuinas léctricas y aplicacions rs léctricas con nrgías rnovabls. Rubén Tapia-Olvra rcibió l título Ingniro Eléctrico n 1999 por l Instituto Tcnológico Pachuca l grao Mastro y Doctor n

14 54 Omar Aguilar-Mjía Rubén Tapia-Olvra Iván Rivas-Cambro Hrtwin Minor-Popocatl Cincias n la spcialia Ingniría Eléctrica por l CINVESTAV Unia Guaalajara n y 6 rspctivamnt. Actualmnt s profsor invstigaor la Univrsia Politécnica Tulancingo. Su ára intrés s n la opración control y planación rs léctricas con nrgías rnovabls y técnicas intligncia computacional. Iván Rivas-Cambro rcibió l título Ingniro Elctricista n 1998 por l Instituto Tcnológico Tpic l grao Mastro n Cincias n la spcialia Ingniría Eléctrica por l CINVESTAV Unia Guaalajara n. Obtuvo l grao Doctor n Ingniría Inustrial por la Univrsia Autónoma l Estao Hialgo. Ds s profsor invstigaor la Univrsia Politécnica Tulancingo. Su ára intrés s l control sistmas no linals con lógica ifusa. Hrtwin Minor-Popocatl rcibió l título Ingniro Inustrial por l Instituto Tcnológico Apizaco l grao mastro n cincias por la Univrsia Autónoma Tlaxcala n y l grao octor n Sistmas Intgraos Manufactura y Estratgias Calia por la UPAEP n 1. Ds s profsor invstigaor la Univrsia Politécnica Tulancingo. Su ára intrés s n la programación matmática optimización multiobjtivo y algoritmos mta hurísticos. Artículo rcibio 7/9/15; acptao 19/1/16. Autor corrsponncia s Omar Aguilar-Mjia.