Title
PID control with electronic differential for two brushless DC motors
Titulo
Controle PID com diferencial eletrônico para dois motores CD sem escovas
Resumen
Este documento presenta una sintonización PID de velocidad angular para un sistema de control con diferencial electrónico para dos motores eléctricos sin escobillas de imanes permanentes en eje de ruedas en el vehículo Lizard. El principal objetivo es permitir que el vehículo pueda realizar una curva sin dificultades, puesto que carece de diferencial mecánico al poseer motor independiente en cada rueda. Se realizaron tres sintonizaciones, dos de ellas basadas en la curva de respuesta en lazo abierto en forma de s, por Ziegler-Nichols y Cohen Coon, y una tercera sintonización de ensayo y error. Se comparan las tres sintonizaciones para una entrada escalón, una entrada senoidal y una tipo rampa. Se observa una respuesta muy similar entre la sintonización Ziegler-Nichols y Cohen Coon, siendo ligeramente de más rápida respuesta la de Cohen-Coon para una entrada escalón y senoidal, pero ligeramente más lenta para una entrada tipo rampa. Sin embargo, ambas sintonizaciones presentaron sobreamortiguamiento elevado para una respuesta escalón. La sintonización por ensayo y error fue más lenta que las demás pero presentó una respuesta equilibrada, por su menor sobreamortiguamiento. La sintonización manual logró mejores resultados; al contar con el modelo matemático del sistema y con el software para simulación permite optimizar los resultados de sintonizaciones como Ziegler-Nichols o Cohen-Coon
Palabras clave
diferencial electrónico, motor sin escobillas CD, sintonización Ziegler-Nichols, sintonización Cohen-Coon
Abstract
This document presents an angular velocity PID tuning for a control system with electronic differential for two brushless electric motors with permanent magnets in the wheel axles in Lizard vehicle. The main objective is to allow the vehicle to make a smooth curve, since it has no mechanical differential due to independent motors at each wheel. Three tunings were performed, two of them based on the open-loop response curve in s, by Ziegler-Nichols and Cohen-Coon, and a third trial and error tuning. The three tunings are compared for a step input, a sinusoidal input and a ramp-type input. A very similar response is observed between the Ziegler-Nichols tuning method and the Cohen-Coon one, being slightly faster the Cohen-Coon response for step and sinusoidal inputs, but slightly slower for a ramp-type input. However, both types of tunings had high overdamping for a step response. The trial and error tuning was slower than the others but presented a balanced answer, due to lesser overdamping. Manual tuning achieved better results; having the mathematical model of the system and the simulation software allow us to optimize the results of tunings like the Ziegler-Nichols and the Cohen-Coon ones
Keywords
electronic differential, brushless CD motor, Ziegler-Nichols tuning, Cohen-Coon tuning
Resumo
Este documento apresenta uma sintonização PID de velocidade angular para um sistema de controle com diferencial eletrônico para dois motores elétricos sem escovas de ímãs permanentes em eixo de rodas no veículo Lizard. O principal objetivo é permitir que o veículo possa realizar uma curva sem dificuldades, sendo que carece de diferencial mecânico ao possuir motor independente em cada roda. Realizaram-se três sintonizações, duas delas baseadas na curva de resposta em laço aberto em forma de s, por Ziegler-Nichols e Cohen Coon, e uma terceira sintonização de ensaio e erro. Comparam-se as três sintonizações para uma entrada escalonada (em degraus), uma entrada senoidal e uma entrada tipo rampa. Observa-se uma resposta muito similar entre a sintonização Ziegler-Nichols e Cohen Coon, sendo ligeiramente de mais rápida resposta a de Cohen-Coon para uma entrada escalonada (em degraus) e senoidal, mas ligeiramente mais lenta para uma entrada tipo rampa. Porém, ambas as sintonizações apresentaram sobre amortecimento elevado para uma resposta escalonada. A sintonização por ensaio e erro foi mais lenta que as outras, mas apresentou uma resposta equilibrada, devido ao seu menor sobre amortecimento. A sintonização manual conseguiu melhores resultados; ao contar com o modelo matemático do sistema e com o software para simulação permite aperfeiçoar os resultados de sintonizações como Ziegler-Nichols ou Cohen-Coon
Palavras clave
diferencial eletrônico, motor sem escovas CD, sintonização Ziegler-Nichols, sintonização Cohen-Coon
Fecha de recepción
19 de diciembre de 2013
Fecha de aceptación
29 de abril de 2014
Fecha de publicación
2014-12-01
Licencia Creative Commons
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Tipo de documento
Artículos de investigación
Editorial
Universidad de La Salle. Ediciones Unisalle
Citación recomendada
Moreno García, Francisco E.; Becerra Vargas, José A.; and Quiroz Omaña, Juan J.
(2014)
"Control PID con diferencial electrónico para dos motores CD sin escobillas,"
Épsilon:
No.
23
, Article 2.
Disponible en:
