Implementación en plataforma digital de control CTC-FOC para seguimiento de trayectorias en motor sincrónico de imanes permanentes

Abstract

El presente trabajo aborda el desarrollo, simulación, implementación y validación experimental de un esquema de control por torque calculado integrado con control vectorial orientado al campo, aplicado a un motor sincrónico de imanes permanentes. La estrategia propuesta busca generar y seguir trayectorias de posición representativas de movimientos de rehabilitación mediante un banco equivalente de un grado de libertad. Para ello, se desarrolla un modelo mecánico que incorpora efectos inerciales, gravitacionales y disipativos, a partir del cual se calcula una referencia de torque articular que posteriormente se transforma en una consigna de corriente de eje de cuadratura para el accionamiento eléctrico. El sistema fue evaluado mediante simulaciones en PLECS, integrando el modelo de la máquina, un inversor trifásico de dos niveles, modulación por vectores espaciales y la estructura de control CTC-FOC. Se analizaron distintos escenarios articulares mediante trayectorias conocidas, tales como perfiles senoidales, de mínimo jerk, trapezoidales y perfiles complementarios. Los resultados muestran que el esquema CTC-FOC permite reproducir las trayectorias principales con errores reducidos, manteniendo las demandas de torque y corriente dentro de los márgenes operacionales considerados. Adicionalmente, se evaluó el comportamiento del sistema frente a variaciones de carga, momentos resistivos externos y referencias con distinto grado de suavidad cinemática. En estos casos, el controlador compensó el aumento de la exigencia mecánica mediante un incremento del torque articular y de la corriente de cuadratura. La comparación entre perfiles mostró que el error de posición caracteriza la fidelidad con que se reproduce una referencia, pero no informa por sí solo sobre el torque y la corriente requeridos ni sobre la brusquedad de sus transiciones. En particular, las discontinuidades de velocidad presentes en las trayectorias triangulares simétrica y asimétrica de retorno rápido produjeron demandas repentinas de torque y activaron su limitador. Por esta razón, (...).