SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.14 número1EVALUACION DE LA ACELERACION DE ELECTRONES DE LA ATMOSFERA DEBIDO A TRANSMISION HACIA LA IONOSFERA TERRESTRE DE HF DE ALTA POTENCIA índice de autoresíndice de assuntospesquisa de artigos
Home Pagelista alfabética de periódicos  

Revista Facultad de Ingeniería - Universidad de Tarapacá

versão On-line ISSN 0718-1337

Rev. Fac. Ing. - Univ. Tarapacá v.14 n.1 Arica abr. 2006

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-13372006000100011 

 

Rev. Fac. Ing. - Univ. Tarapacá, vol. 14 No. 1, 2006, pp. 95-101


AN OPTIMISATION-BASED APPROACH FOR DESIGNING INDIRECT SENSORS APPLIED TO AN INDUCTION MOTOR

MÉTODO DE ESTIMACIÓN DE ESTADOS BASADO EN OPTIMIZACIÓN
APLICADO A UN MOTOR DE INDUCCIÓN

Gonzalo Valdés-González1      Héctor Valdés-González2      Juan Zolezzi3

1 Escuela de Negocios, Universidad de Tarapacá, Av. 11 de Septiembre N°2222, Casilla 6-D, Arica, Chile, gvaldes@uta.cl

2 Departamento de Computación e Informática, Universidad de Tarapacá, Av. 11 de Septiembre N°2222, Casilla 6-D, Arica, Chile, hvaldes@uta.cl

3 Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universidad de  Santiago, Av. Ecuador 3519, Casilla 10233, Santiago, Chile, jzolezzi@lauca.usach.cl



RESUMEN

Este artículo propone una novedosa estrategia aplicada al problema de estimación no lineal de estados en un motor de inducción (MI). Este método permite, en general, la estimación de variables de difícil acceso o que simplemente no se pueden medir. Lo cual es posible a través de mediciones indirectas, considerando un modelo dinámico del proceso y un algoritmo de estimación basado en optimización no lineal. El principal atractivo de esta estrategia de estimación de estados denominada MHSE (Moving Horizon State Estimation) en un MI, que permite conocer la magnitud del flujo, la velocidad o posición del rotor, es su simplicidad de implementación, sus buenas características de convergencia, su independencia de estructuras preestablecidas de modelos y su fácil sintonía. Resultados en simulación muestran la efectividad del método propuesto efectuando la estimación de la velocidad de un MI bajo diferentes puntos de operación.

Palabras clave: MHSE, estimación de estados, motor de inducción, optimización no lineal, horizonte móvil.

ABSTRACT

This article proposes an innovative strategy to the problem of non-linear estimation of states in an induction motor, (IM). This method allows the estimation of variables that are difficult to access or that are simply impossible to measure. The estimation is made possible by using indirect measures, through the consideration of a dynamic model of the process and an estimation algorithm based on non-linear optimization. This state estimation strategy (a.k.a. Moving Horizon State Estimation or MHSE) in an IM allows the determination of the flux magnitude and the velocity or position of the rotor. Its principal advantages are the simplicity of its implementation, good convergence characteristics, independence from pre-established model structures, and easy tuning. Simulated results corroborate the effectiveness of the proposed method through estimates of the velocity of an IM under different operational situations.

Keywords: MHSE, state estimation, induction motor, non-linear optimization, moving horizon.



ACKNOWLEDGEMENTS

The authors wish to thank the Department of Electrical Engineering at the Universidad de Santiago de Chile, the Fondecyt Project 1030067, and the Computer and Information Engineering Department at the Universidad de Tarapacá for their support which enabled this research project to take place. The second author also wishes to thank the "Fundación Andes" for the grant C-14060/17 "Inicio de carrera para jóvenes investigadores" which also partially supported this work.

REFERENCES

[1] M. K. Maaziz, E. Mendes, P. Boucher. "A new nonlinear multivariable control strategy of induction motors". Control Engineering Practice. Vol. 10, pp. 605-613. 2002.         [ Links ]

[2] Shi, K.L., Chan, T.F., Wong, Y.K., Ho, S.L. "Speed estimation of an induction motor drive using an optimized extended Kalman filter". IEEE Transactions on Industrial Electronics. Vol.49, Iss.1, pp.124-133, Feb .2002.         [ Links ]

[3] B. Akin, U. Orguner, A. Ersak. "A comparative study on Kalman filtering techniques designed for state estimation of industrial AC drive systems". Proceedings of the IEEE International Conference on Mechatronics. ICM '04. June 3-5, pp. 439- 445. 2004.         [ Links ]

[4] D. Aeyels. "On the number of samples necessary to achieve observability". Syst. Contr. Lett. Vol. 1, pp. 92-94. 1981.         [ Links ]

[5] C. Manes, F. Parasiliti, and M. Tursini. "A comparative study of rotor flux estimation in induction motors with a nonlinear observer and the extended Kalman filter". in Proc. IEEE IECON´94, pp. 2149-2154. 1994.         [ Links ]

[6] S. Chávez-Velázquez, R. Alejos-Palomares, A. Nava-Segura. "Speed Estimation for an Induction Motor Using the Extended Kalman Filter". Proceedings of the 14th International Conference on Electronics, Communications and Computers (CONIELECOMP´04). IEEE Computer Society. 2004.         [ Links ]

[7] L. Salvatore, S. Stasi, and L. Tarchioni. "A new EKF-based algorithm for flux estimation in induction machines". IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 40, pp. 496-504. Oct. 1993.         [ Links ]

[8] D. Luenberger "Linear and Nonlinear Programming". second edition. Addison-Wesley Publishing Company, Inc. 1984.         [ Links ]

[9] L. Boillereaux. "Estimation d'état des procèdes non-linéaires: Méthode a horizon glissant avec indicateur de qualité". PhD thesis, Laboratory of Automatic Control of Grenoble (LAG). Francia. 1996.         [ Links ]

[10] I. Barbi. "Teoria Fundamental do Motor de Indução". Florianopolis: Ed. da UFSC, Electrobrás. 1985.         [ Links ]

[11] M. Alamir. "Sensitivity analysis in simultaneous state/parameter estimation for induction motors". International Journal of Control. Vol 75. Nº 10, pp. 753-758. 2002.         [ Links ]

[12] M. Alamir. "Optimization Based Nonlinear Observers Revisited". International Journal of Control 72. Nº 13, 1204-1217. 1999.         [ Links ]

[13] P. Cataldi, W. Geri, M. Montanari and A. Tilli, "A new adaptive approach for on-line parameter and state estimation of induction motors". Control Engineering Practice. Vol. 13, pp. 81-94. 2005.         [ Links ]

[14] G. Valdés-González. "Comparación de algoritmos no lineales de estimación de estados aplicados a un motor de inducción: estudio basado en simulación computacional". MSc thesis (in Electrical Engineering). Electrical Department. Universidad de Santiago de Chile. 2005.         [ Links ]



Recibido el 28 de junio de 2005, aceptado el 24 de enero de 2006