Diseño y construcción del sistema de tracción eléctrica basado en motores de cd sin escobillas para un vehículo de dos ruedas

Abstract

Este trabajo presenta un esquema de control robusto para el vehículo eléctrico de dos ruedas de auto-balanceo. La presencia de entradas desconocidas, como es el par de carga en las flechas de los actuadores, la cual es variante con el tiempo, además de parámetros desconocidos del sistema y la falta de conocimiento de las fricciones estáticas y dinámicas que se adhieren al vehículo, sugiere el diseño de un controlador por rechazo activo de perturbaciones en combinación con un observador de estado extendido. Este control se calcula a través de la propiedad de planitud diferencial del sistema (controlabilidad). De ahí, la salida plana calculada linealiza al sistema entrada-salida alrededor del punto de operación del vehículo, la cual se mide a través de un inclinómetro. El controlador virtual o auxiliar del control por rechazo activo de perturbaciones tiene dos acciones básicas de control proporcional y derivativo, más una adaptación que ayuda a la minimización de las perturbaciones, y con ello se consigue auto-balancear al vehículo de una forma suave. Por otra parte, el sistema de tracción eléctrica se compone de dos motores de CD sin escobillas en las ruedas (SG/F14-48V, 800W), los cuales son alimentados por dos baterías de ion de litio de alto rendimiento (48V, 10AH). El algoritmo de control propuesto se implementa en tiempo real mediante un procesador digital de señales (DSP) con matrícula TMS320F28335 de la firma Texas Instruments. Los resultados experimentales muestran la robustez del controlador bajo perturbaciones internas y externas. Así como, los índices del desempeño del error cuadrático medio de posición y velocidad del manubrio que autobalancea al vehículo eléctrico.