Direct torque control strategies for three-phase induction motors with Takagi-Sugeno fuzzy controllers and sliding mode controllers

Na presente tese de doutorado propõe estratégias de controle por orientação direta de campo (FOC direto) e de controle direto de torque (CDT) com emprego de controladores fuzzy do tipo Takagi-Sugeno (fuzzy T-S). Propõe-se também, uma estratégia de CDT baseado no controle do ¿angulo de carga com o emprego do controle por modos deslizantes (CDT-CMD). As estratégias de controle vetorial propostas são utilizadas para o controle de alto desempenho do motor de indução trifásico. O controlador fuzzy T-S proposto utiliza uma única base de regras para gerar as componentes de eixo direto e de quadratura do vetor espacial da tensão do estator. Isto simplifica a estrutura do controlador fuzzy T-S e em consequência diminui o custo computacional e seu tempo de processamento. Na estratégia de CDT com o controle por modos deslizantes o esforço de controle é sempre o máximo possível no sentido de reduzir os erros do torque e do fluxo. Assim, é possível obter uma resposta rápida no controle do fluxo e do torque. Os resultados de simulação e experimentais são apresentados para validarem as propostas desta tese de doutorado. Os controladores apresentaram um desempenho dinâmico satisfatório pois as referências de torque e de fluxo foram atendidas. Todos os resultados obtidos mostraram-se compatíveis com os resultados apresentados na literatura, validando as estratégias de CDT e de FOC direto propostas.This thesis proposes a direct field oriented control (D-FOC) and direct torque control (DTC) strategies with Takagi-Sugeno fuzzy controllers (T-S fuzzy). Also it proposes a DTC strategy based on load angle control with the use of sliding mode control (DTC-SMC). The proposed vector control strategies are used for high performance control of three-phase induction motor. The proposed T-S fuzzy controller uses a single rule base to generate the direct-axis and quadrature-axis components of the stator voltage space vector. This simplifies the structure of the T-S fuzzy controller and consequently it reduces the computational cost and its processing time. However, in the sliding mode control the control effort is always the maximum possible in order to reduce the errors of the torque and the flux. Hence, it is possible to get a fast response in the control of the torque and the flux. The proposed controllers showed a good dynamic performance because the references were achieved. The experimental and simulation results of the vector control strategies were presented to validate the proposed controllers. All the obtained results were consistent with the results reported in the literature, validating the proposed DTC and D-FOC strategies