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https://hdl.handle.net/20.500.12104/92032Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Hector Daniel, Hidalgo Leal | |
| dc.date.accessioned | 2023-04-18T22:28:57Z | - |
| dc.date.available | 2023-04-18T22:28:57Z | - |
| dc.date.issued | 2020-02-01 | |
| dc.identifier.uri | https://wdg.biblio.udg.mx | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12104/92032 | - |
| dc.description.abstract | El presente proyecto, expone un vehículo eléctrico con una de las configuraciones más versátiles, la cual dispone de dos motores en las ruedas traseras, que pueden ser controlados independientemente. Se presenta el modelado matemático del vehículo considerando su cinemática directa y su cinemática diferencial, además se propone un modelo dinámico bajo conceptos de trabajo y energía. Considerando la configuración de tracción diferencial, se añade el modelo dinámico del sistema de propulsión conformado por motores de corriente directa de imán permanente. Se realiza la simulación en lazo abierto para analizar el desplazamiento utilizando parámetros reales, cuyos datos son extraídos de un prototipo que será utilizado por la comunidad académica del CUValles. El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un controlador robusto en tiempo continuo que supervise el desplazamiento del vehículo. El controlador utilizado es de tipo modos deslizantes, dicho controlador tiene la cualidad de estabilizar el sistema a pesar de las incertidumbres no modeladas, aun en presencia de perturbaciones externas. Se propone también una relación matemática entre los elementos de mando y la referencia para la velocidad de los motores. Utilizando Simulink de MATLAB, se simula en lazo cerrado el modelo del vehículo eléctrico en conjunto con el controlador por modos deslizantes, el modelo que representa la relación de mando y las velocidades de referencia, así como la cinemática diferencial, de modo que sea posible visualizar el desplazamiento. Para las simulaciones se presentan perturbaciones internas, externas e incertidumbres no modeladas que producen respuestas indeseables en los controladores clásicos. Por último, se realiza la discretización del controlador y se presenta un algoritmo para su programación, así como la propuesta de los sensores para la implementación física. Se incluye también, el código en MATLAB para la simulación del controlador con el modelo discretizado del vehículo en espacio de estados. | |
| dc.description.tableofcontents | Capítulo 1. Introducción. ................................................................................................... 1 1.1. Planteamiento del proyecto. ................................................................................. 2 1.1.1. Estado del arte. .............................................................................................. 2 1.1.2. Justificación. ................................................................................................. 4 1.1.3. Objetivos. ...................................................................................................... 5 1.1.4. Requerimientos técnicos. .............................................................................. 5 1.2. Metodología. ........................................................................................................ 6 1.2.1. Operación del sistema. .................................................................................. 6 1.2.2. Etapas del proyecto. ...................................................................................... 8 Capítulo 2. Marco teórico. ................................................................................................. 9 2.1. El vehículo eléctrico. ............................................................................................ 9 2.1.1. Configuración. ............................................................................................ 10 2.1.2. Sistema de propulsión. ................................................................................ 10 2.1.3. Batería. ........................................................................................................ 11 2.1.4. Control de dirección. ................................................................................... 12 2.2. Modelo cinemático. ............................................................................................ 13 2.2.1. Cinemática directa. ..................................................................................... 13 2.2.2. Cinemática inversa. ..................................................................................... 14 2.2.3. Cinemática diferencial. ............................................................................... 14 2.3. Modelo dinámico................................................................................................ 15 2.3.1. Representación con ecuaciones diferenciales. ............................................ 15 2.3.2. Representación en espacio de estados. ....................................................... 18 2.4. Sistemas de control............................................................................................. 20 2.4.1. Controlador PID. ......................................................................................... 20 2.4.2. Controlador adaptable. ................................................................................ 21 2.4.3. Controlador por modos deslizantes. ............................................................ 22 2.4.4. Control por bloques. ................................................................................... 25 Capítulo 3. Desarrollo. ..................................................................................................... 28 3.1. Modelo cinemático del vehículo. ....................................................................... 28 3.2. Modelo dinámico del vehículo. .......................................................................... 30 3.3. Dinámica del sistema de propulsión................................................................... 32 3.4. Simulación del vehículo en lazo abierto. ........................................................... 34 3.5. Velocidades de referencia. ................................................................................. 39 3.6. Controlador por modos deslizantes del vehículo. .............................................. 40 Capítulo 4. Simulación del controlador. .......................................................................... 43 4.1. Seguimiento de la referencia. ............................................................................. 44 4.2. Robustez en presencia de variaciones de parámetros......................................... 45 4.3. Robustez bajo perturbaciones externas. ............................................................. 47 4.4. Incertidumbre no modelada . .............................................................................. 50 Capítulo 5. Propuesta de implementación. ...................................................................... 52 5.1. Discretización del controlador. .......................................................................... 52 5.2. Método de programación. .................................................................................. 53 5.3. Diagrama práctico para la implementación. ....................................................... 56 Capítulo 6. Conclusiones. ................................................................................................ 58 Referencias ....................................................................................................................... 59 Apéndices ......................................................................................................................... 63 Índice de figuras Figura 1.1. Vehículo con dirección diferencial. ................................................................. 1 Figura 1.2. Diagrama de bloques del sistema controlador-motores (MR: Motorreductor, ME: Motor eléctrico, IP: Interfaz de potencia, FP: Fuente de Poder y CE: Controlador Electrónico) [11]. ........................................................................ 6 Figura 1.3. Entradas y salidas en el controlador electrónico del vehículo eléctrico (OD: Orden de dirección, OV: Orden de velocidad, CBC: Controlador basado en cinemática, CDD: Controlador por modos deslizantes derecho, CDI: Controlador por modos deslizantes izquierdo). .............................................. 7 Figura 2.1. Componentes principales de un vehículo eléctrico. ...................................... 10 Figura 2.2. Modelo Ackermann-Jeantand para dirección de un vehículo. ...................... 12 Figura 2.3. Diagrama de relación entre cinemática directa e inversa. ............................. 13 Figura 2.4.Diagrama de bloques de un sistema lineal representado por ecuaciones de estado. ........................................................................................................... 20 Figura 2.5. Configuración básica de controlador adaptable [4]. ...................................... 21 Figura 2.6. Etapas del transitorio del control por modos deslizantes. ............................. 22 Figura 2.7. Modos deslizantes (a) Ideal (b) Real. ............................................................ 22 Figura 3.1. Rodadura pura y su coordenada generalizada en 2D. ................................... 28 Figura 3.2. Coordenadas generalizadas del vehículo, con centro de masa (c. m.). ......... 29 Figura 3.3. Velocidad lineal y angular del vehículo. ....................................................... 29 Figura 3.4. Esquema de funcionamiento de motor CD controlado por la armadura. ...... 33 Figura 3.5. Diagrama a bloques de motor CD. ................................................................ 34 Figura 3.6. Vehículo eléctrico a) vista frontal b) vista lateral. ........................................ 35 Figura 4.1. Diagrama de bloques del vehículo eléctrico con controlador de velocidad y mando. ........................................................................................................... 43 Figura 4.2. Seguimiento de la referencia en lazo cerrado a) Seguimiento 1 b) Seguimiento 2 c) Ángulo de orientación d) Desplazamiento del vehículo. .. 44 Figura 4.3. Velocidad angular de las ruedas a) Seguimiento 1 b) Seguimiento 2. .......... 45 Figura 4.4. Simulación con parámetros iguales y diferentes, Ra y La del 10% y KT del 2% a) Respuesta con parámetros iguales b) Respuesta con parámetros diferentes c) Orientación del vehículo d) Desplazamiento del vehículo. ..... 46 Figura 4.5. Simulación con parámetros iguales y diferentes, Ra y La del 10% y KT del 5% a) Respuesta con parámetros iguales b) Respuesta con parámetros diferentes c) Orientación del vehículo d) Desplazamiento del vehículo. ..... 47 Figura 4.6. Simulación con diferentes masas de conductores a) Seguimiento con 70 kg b) Seguimiento con 100 kg c) Seguimiento con 130 kg y d) Desplazamiento del vehículo. ........................................................................................................ 48 Figura 4.7. Vehículo sometido a pendiente a) Respuesta en lazo cerrado b) Desplazamiento del vehículo. ....................................................................... 48 Figura 4.8. Simulación del controlador con descarga de la batería del 20%. .................. 49 Figura 4.9. Incertidumbres con efecto disipador a) Respuesta al 5% b) Respuesta al 10% c) Respuesta al 15% y d) Desplazamiento del vehículo. .............................. 50 Figura 5.1. Diagrama de flujo para la implementación del controlador por modos deslizantes. .................................................................................................... 54 Figura 5.2. Simulación del controlador SMC discretizado a) seguimiento de referencia b) señal de control para motor derecho c) señal de control para motor izquierdo........................................................................................................................ 55 Figura 5.3. Desplazamiento del vehículo con controlador discretizado. ......................... 55 Figura 5.4. Señal de control para motor. .......................................................................... 56 Figura 5.5. Diagrama para la implementación del controlador para vehículo eléctrico (SC: Sensor de Corriente). ............................................................................ 57 | |
| dc.format | application/PDF | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital wdg.biblio | |
| dc.publisher | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.uri | https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp | |
| dc.subject | Sistema Traccion Vehiculos Electricos | |
| dc.title | Desarrollo de un Sistema de Control para Tracción de Vehículos Eléctricos | |
| dc.type | Tesis de Maestría | |
| dc.rights.holder | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.holder | Hector Daniel, Hidalgo Leal | |
| dc.coverage | AMECA, JALISCO | |
| dc.type.conacyt | masterThesis | |
| dc.degree.name | MAESTRIA EN INGENIERIA MECATRONICA | |
| dc.degree.department | CUVALLES | |
| dc.degree.grantor | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.access | openAccess | |
| dc.degree.creator | MAESTRIA EN INGENIERO EN MECATRONICA | |
| dc.contributor.director | Huerta Ávila, Hector | |
| Aparece en las colecciones: | CUVALLES | |
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