Regístrese
Buscar en
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI
Toda la web
Inicio Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI Control no Lineal Robusto de una Máquina para Fabricación de Películas Delgad...
Información de la revista
Vol. 14. Núm. 3.
Páginas 246-255 (Julio - Septiembre 2017)
Compartir
Compartir
Descargar PDF
Más opciones de artículo
Visitas
1129
Vol. 14. Núm. 3.
Páginas 246-255 (Julio - Septiembre 2017)
DOI: 10.1016/j.riai.2017.04.002
Open Access
Control no Lineal Robusto de una Máquina para Fabricación de Películas Delgadas
Nonlinear robust control of a machine to make thin films
Visitas
...
Héctor Huertaa,1,
Autor para correspondencia
hector.huerta@profesores.valles.udg.mx

Autor para correspondencia.
, René Osorioa, Nimrod Vázquezb
a Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de los Valles, Carretera Guadalajara - Ameca Km. 45.5, C. P. 46600, Ameca, Jalisco, México
b Instituto Tecnológico de Celaya, Departamento de Electrónica, Antonio García Cubas S/N, C: P: 38010, Celaya, Guanajuato, México
Información del artículo
Resumen
Texto completo
Bibliografía
Descargar PDF
Estadísticas
Resumen

En este artículo se presenta un esquema de control para una máquina utilizada para fabricación de películas delgadas, con un motor de corriente directa sin escobillas, basada en el método de centrifugación. Se incluye el modelo no lineal del motor sin escobillas, que corresponde a una máquina síncrona trifásica, con los flujos del rotor y las corrientes en el estator, como las dinámicas eléctricas, además de la velocidad en el rotor, como la dinámica mecánica. El objetivo de control es la regulación de la velocidad del rotor. Se utilizó la técnica de control por bloques y así obtener una variedad deslizante. Se eligió la técnica de control por modos deslizantes para garantizar que la variedad elegida sea atractiva y obtener robustez en lazo cerrado. Para completar el esquema de control se incluye un observador para estimar los estados no medibles, en este caso, los flujos del rotor. Se implementó el esquema de control propuesto en la máquina para fabricación de películas delgadas, además de un controlador basado en un PID con ganancias programadas, lo anterior para realizar la comparación de ambas técnicas. El esquema de control por modos deslizantes propuesto presenta ventajas sobre el controlador PID, ya que se obtiene la regulación de la velocidad del rotor, sin error en estado estacionario, considerando variaciones paramétricas.

Palabras clave:
Modos deslizantes
Sistema no lineal
Motor sin escobillas
Controlador PID
Abstract

This paper presents a control scheme for a machine used to make thin films, with a brushless direct current motor, based on the spin-coating method. The nonlinear brushless motor model is included, which corresponds to a three-phase synchronous machine, with rotor flux linkages and stator currents, as the electric dynamics, and the rotor speed, as the mechanical dynamics. In order to achieve the speed regulation, the block control technique was used to obtain a sliding manifold. The sliding mode control technique was applied to ensure that the chosen manifold is attractive and to obtain robustness in the closed - loop system. To complete the control scheme, an observer is included to estimate the unmeasurable states, in this case, the rotor flux linkages. The proposed control scheme was implemented in a machine to make thin films, as well as a controller based on a gain scheduling PID, to perform the comparison of both controllers. The proposed sliding mode control scheme shows some advantages over the PID controller, since the rotor speed regulation is obtained, without steady state error, considering parameter variations.

Keywords:
Sliding modes
Nonlinear system
Brushless motor
PID control
Referencias
[Béjar and Ollero, 2008]
M. Béjar, A. Ollero.
Modelado y control de helicópteros autónomos. Revisión del estado de la técnica.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 5 (2008), pp. 5-16
[Bianchi et al., 2006]
R.F. Bianchi, M.F. Panssiera, J.P.H. Lima, L. Yagura, A.M. Andrade, R.M. Faria.
Spin coater based on brushless dc motor of hard disk drivers.
Progress in Organic Coatings, 57 (2006), pp. 33-36
[Calvini et al., 2015]
M. Calvini, M. Carpita, A. Formentini, M. Marchesoni.
PSO-based self-commissioning of electrical motor drives.
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 62 (2015), pp. 768-776
[Dursun and Durdu, 2016]
E.H. Dursun, A. Durdu.
Speed control of a DC motor with variable load using sliding mode control.
International Journal of Computer and Electrical Engineering, 8 (2016), pp. 219-226
[Fardousi et al., 2013]
M. Fardousi, M.F. Hossain, M.S. Islam, S. Rahat.
Cost-effective home-made spin coater for depositing thin films.
Journal of Modern Science and Technology, 1 (2013), pp. 126-134
[Hossain and Paul, 2014]
M.F.M. Hossain, S. Paul.
Fabrication of digitalized spin coater for deposition of thin films. Proceedings of International Conference on Electrical Engineering and Information & Communication Technology (ICEEICT), 2014 (2014), pp. 14-18
[Khalil, 1996]
H. Khalil.
Nonlinear Systems.
Third edition, Prentice Hall, (1996),
[Krause et al., 2002]
P.C. Krause, O. Wasynczuk, S.D. Sudhoff.
Analysis of Electric Machinery and Drive Systems.
Second edition, Jhon Wiley and Sons, (2002),
[Kukolj et al., 1999]
D. Kukolj, F. Kulic, E. Levi.
Artificial intelligence based gain scheduling of PI speed controller in DC motor drives.
Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics, (1999), pp. 425-429
[Loukianov, 1998]
A.G. Loukianov.
Nonlinear block control with sliding mode.
Automation and Remote Control, 59 (1998), pp. 916-933
[Manikandan, 2015]
N. Manikandan.
Construction of spin coating machine controlled by arm processor for physical studies of PVA.
Internation Journal of Electronics and Electrical Engineering, 3 (2015), pp. 318-322
[Matausek et al., 1996]
M.R. Matausek, B.I. Jeftenic, D.M. Miljkovii, M.Z. Bebic.
Gain scheduling sontrol of DC motor drive with field weakening.
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 43 (1996), pp. 153-162
[Moriano and Naranjo, 2012]
P. Moriano, F. Naranjo.
Modelado y control de un nuevo sistema bola viga con levitación magnética.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 9 (2012), pp. 249-258
[Niño-Suárez et al., 2007]
P.A. Niño-Suárez, E. Aranda-Bricaire, M. Velasco-Villa.
Control mediante modos deslizantes en tiempo discreto para el seguimiento de trayectorias de un robot móvil.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 4 (2007), pp. 31-38
[Ortigoza et al., 2016]
R.S. Ortigoza, J.R.G. Sánchez, V.M.H. Guzmán, C.M. Sánchez, M.M. Aranda.
Trajectory tracking control for a differential drive wheeled mobile robot considering the dynamics related to the actuators and power stage.
IEEE Latin America Transactions, 14 (2016), pp. 657-664
[Phillips et al., 2015]
C.L. Phillips, H.T. Nagle, A. Chakrabortty.
Digital Control System Analysis & Design. Pearson.
Fourth edition, Harlow, (2015),
[Prieto et al., 2015]
P.J. Prieto, N.R. Cazarez-Castro, D. García, S.L. Cardenas-Maciel.
Estabilidad para un control borroso en modo deslizante aplicado a un robot paralelo neumático.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 12 (2015), pp. 488-496
[Raygosa-Barahona et al., 2015]
R. Raygosa-Barahona, E. Olguín-Díaz, V. Parra-Vega, L.A. Muñoz-Ubando.
Control libre de modelo basado en modos deslizantes integrales para robots submarinos subactuados.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 12 (2015), pp. 313-324
[Sánchez et al., 2016]
J.R.G. Sánchez, S.T. Mosqueda, R.S. Ortigoza, M.A. Cruz, G.S. Ortigoza, J. Rubio, J. de.
Assessment of an average tracking controller that considers all the subsystems involved in a WMR: implementation via PWM or sigma-delta modulation.
IEEE Latin America Transactions, 14 (2016), pp. 1093-1102
[Sevvanthi et al., 2012]
P. Sevvanthi, A. Claude, C. Jayanthi, A. Poiyamozhi.
Instrumentation for fabricating an indigenous spin coating apparatus and growth of zinc oxide thin films and their characterizations.
Advances in Applied Science Research, 3 (2012), pp. 3573-3580
[Silva-Ortigoza et al., 2015]
R. Silva-Ortigoza, V.M. Hernández-Guzmán, M. Antonio-Cruz, D. Muñoz-Carrillo.
DC/DC Buck power converter as a smooth starter for a dc motor based on a hierarchical control.
IEEE Transactions on Power Electronics, 30 (2015), pp. 1076-1084
[Silva-Ortigoza et al., 2008]
R. Silva-Ortigoza, H. Sira-Ramírez, V.M. Hernández-Guzmán.
Control por modos deslizantes y planitud diferencial de un convertidor de CD/CD Boost: resultados experimentales.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 5 (2008), pp. 77-82
[Tepljakov et al., 2016]
A. Tepljakov, E.H. Gonzalez, E. Petlenkov, J. Belikov, C.A. Monje, I. Petráš.
Incorporation of fractional-order dynamics into an existing PI/PID DC motor control loop.
ISA Transactions, 60 (2016), pp. 262-273
[Tyona, 2013]
M.D. Tyona.
A comprehensive study of spin coating as a thin film deposition technique and spin coating equipment.
Advances in Material Research, 4 (2013), pp. 181-193
[Utkin et al., 1999]
V.I. Utkin, J. Guldner, J. Shi.
Sliding Mode Control in Electromechanical Systems.
Taylor & Francis, (1999),
[Xia et al., 2016]
C. Xia, G. Jiang, W. Chen, T. Shi.
Switching-gain adaptation current control for brushless DC motors.
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 63 (2016), pp. 2044-2052
[Yao et al., 2014]
J. Yao, Z. Jiao, D. Ma.
Adaptive robust control of DC motors with extended state observer.
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 61 (2014), pp. 3630-3637

URL: www.cuvalles.udg.mx

Opciones de artículo
Herramientas
es en pt
Política de cookies Cookies policy Política de cookies
Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y mostrarle publicidad relacionada con sus preferencias mediante el análisis de sus hábitos de navegación. Si continua navegando, consideramos que acepta su uso. Puede cambiar la configuración u obtener más información aquí. To improve our services and products, we use "cookies" (own or third parties authorized) to show advertising related to client preferences through the analyses of navigation customer behavior. Continuing navigation will be considered as acceptance of this use. You can change the settings or obtain more information by clicking here. Utilizamos cookies próprios e de terceiros para melhorar nossos serviços e mostrar publicidade relacionada às suas preferências, analisando seus hábitos de navegação. Se continuar a navegar, consideramos que aceita o seu uso. Você pode alterar a configuração ou obter mais informações aqui.