Silva-SAínchez-Luis-rodrigo

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Instituto Politécnico Nacional 
 
Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología 
Avanzada – Unidad Querétaro 
 
 
 Programa de Maestría en Tecnología Avanzada 
 
 
 
 
Diseño y Construcción de un Controlador Difuso para un 
Servomotor de AC 
 
 
TESIS 
 
 
Que para obtener el grado de: 
 
Maestro en Tecnología Avanzada 
 
 
Presenta: 
 
 
 Luis Rodrigo Silva Sánchez 
 
 
Director(es) de tesis: 
 Dr. Antonio Hernández Zavala 
 
 
 
 
 
 
 
Querétaro, Querétaro, Julio de 2016 
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Agradecimientos 
 
Agradezco al CONACYT y al CICATA-IPN por el apoyo económico otorgado. 
 
A mis padres, por su apoyo incondicional. 
 
Al Dr. Antonio Hernández Zavala, por aceptarme en su línea de investigación. 
 
A mi comité tutorial, por tener fe en mí, durante el desarrollo de mi proyecto. 
 
A mis compañeros, por permitirme ser parte de su vida. 
 
1311229171721311 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iii 
 
 
 
iv 
 
 
v 
 
 
Resumen 
 
 
 
La automatización industrial, se basa en el control de movimientos de mecanismos. Para 
esto se utilizan motores y servomotores de inducción, por su robustez y confiabilidad. 
Básicamente los controladores de los motores y servomotores, se han convertido en la principal 
herramienta, para la automatización. Últimamente se ha incrementado, la utilización de la 
inteligencia artificial en los campos de la electrónica de potencia, control y velocidad. Estos 
métodos usan lógica difusa y las redes neuronales artificiales, necesitan conocimiento previo 
para describir el funcionamiento del sistema junto a un análisis lógico, en lugar de un análisis 
matemático, para controlar el sistema y facilitar la toma de decisiones. Esta tendencia está 
acompañada de la optimización de máquinas eléctricas para obtener el máximo rendimiento, 
que conlleva el empleo de equipos electrónicos más sensibles a las perturbaciones, lo que hace 
necesario la implementación de equipos de compensación que tomen en consideración factores 
que hasta ahora no eran relevantes. Los sistemas difusos posibilitan modelar una planta con un 
escaso conocimiento matemático de la misma y su realización en control es inmediata. Al 
contrario de las redes neuronales artificiales, que necesitan tener una etapa de aprendizaje, en la 
que el usuario proporciona datos de entrada y a su vez le indica cual es la salida o la respuesta 
esperada. El controlador difuso tiene mejor desempeño, en el control de error, ya sea en estado 
transitorio o estable, Ya que sólo necesita una buena selección de reglas y constantes de 
escalamiento. Este trabajo consiste en diseñar y construir una interfaz y un controlador difuso 
para un servomotor de corriente alterna, para aplicaciones de robótica y control numérico. El 
controlador difuso que se desarrolló esta acoplado a los métodos convencionales, para controlar 
servomotores AC (Corriente Alterna), como son el control de flujo orientado de campo y los 
inversores de tensión. Finalmente se logró implementar en un banco de pruebas, diseñado 
específicamente para un servomotor de la marca Mitsubishi, con la intención de validar el 
comportamiento de las variables de velocidad y torque, obteniendo un error menor al 5% en las 
diferentes pruebas planeadas. 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
Abstract 
 
Industrial automation is based in motion control of mechanisms, for which induction 
motors and servomotors are used given its robustness and reliability. The controllers for motors 
and servomotors have become the main tool for automation. The use of artificial intelligence in 
the fields of power electronics, and speed control has increased significantly. These methods 
use fuzzy logic and artificial neural networks, which require little mathematical knowledge to 
describe the operation of the system, along with a logical instead of a mathematical analysis to 
control the system to facilitate decision-making. This trend is accompanied of the electrical 
machine optimization for maximum performance, which involves the use of electronics that are 
more sensitive to disturbances, making necessary to implement compensation equipment taking 
into account factors that were previously not relevant. Fuzzy systems allow modeling a plant 
with little knowledge of it, and the controller realization is straightforward. Artificial neural 
networks need to have a learning stage, in which the user provides the input data and in turn 
tells you which is the output or the expected response. The fuzzy controller has better 
performance for error control, in either transient or steady state since it only need a good 
selection of rules and scaling constants. This work shows the design and building of an interface 
and a fuzzy controller for an AC servomotor, intended for robotics and numerical control 
applications. The developed fuzzy controller is coupled to conventional methods for AC servo 
motor controls, as field flow control and voltage amplifiers. Finally, we were able to develop in 
a testing bench designed specifically for this servomotor the Mitsubishi brand, with the intention 
of validating the behavior of speed and torque variables, obtaining an error less than 5% in all 
planned test. 
 
 
 
 
 
 
 
 
vii 
 
ÍNDICE 
 
 
 
 
Índice de Figuras ......................................................................................................................... x 
Índice de Tablas ................................................................................................................... xiii 
Notación Utilizada ................................................................................................................ xiv 
 
Capítulo 1 Introducción ........................................................................................................... 1 
1.1 Servomecanismos ......................................................................................................... 1 
1.1.1 Partes de un Servomotor ........................................................................................ 2 
1.1.2 Tipos de Servomotores .......................................................................................... 5 
1.1.3 Propiedades y Características de los Servomotores .............................................. 6 
1.2 Planteamiento del Problema ....................................................................................... 10 
1.3 Justificación ................................................................................................................ 10 
1.4 Objetivos ..................................................................................................................... 11 
1.4.1 General................................................................................................................. 11 
1.4.2 Específicos ........................................................................................................... 11 
1.5 Hipótesis ..................................................................................................................... 11 
1.6 Resumen del Contenido .............................................................................................. 12 
 
Capítulo 2 Estado del Arte ..................................................................................................... 13 
2.1 Clasificación de Métodos de Control ......................................................................... 13 
2.2 Tipos de Control Aplicables a Servomotores de AC .................................................. 15 
2.2.1 Técnicas de Control Escalar ................................................................................ 15 
2.2.2 Técnicas de Control Vectorial ............................................................................. 17 
2.2.3 Técnicas de Controlcon Inteligencia Artificial ................................................... 21 
2.3 Controladores Comerciales y sus Características ....................................................... 22 
2.4 Discusión .................................................................................................................... 27 
2.4.1 Control de Motores de Inducción ............................................................................. 27 
2.4.2 Dispositivos de medición en los servomotores ........................................................ 27 
 
 
viii 
 
Capítulo 3 Marco Teórico ...................................................................................................... 29 
3.1 Motor de Inducción ..................................................................................................... 29 
3.1.1 Introducción ......................................................................................................... 29 
3.1.2 Principios Básicos del Motor de Inducción Trifásico ......................................... 30 
3.1.3 Principio del Campo Magnético Rotatorio Trifásico .......................................... 31 
3.1.4 Circuito Equivalente ............................................................................................ 34 
3.1.5 Diagrama de Potencias ........................................................................................ 38 
3.1.6 Ecuación del par Electromagnético ..................................................................... 40 
3.1.7 Modelo Dinámico del Motor d-q ......................................................................... 43 
3.2 Topología de Inversores .............................................................................................. 48 
3.2.1 Inversores de una Fase ......................................................................................... 48 
3.2.2 Inversores de tres Fases ....................................................................................... 51 
3.2.3 Inversores Multinivel ........................................................................................... 52 
3.2.4 Técnicas de modulación de ancho de pulso (PWM) ........................................... 53 
3.3 Control Vectorial ........................................................................................................ 64 
3.3.1 Control de Flujo Orientado de Campo ................................................................ 67 
 
Capítulo 4 Diseño del Controlador ............................................................................................ 73 
4.1 Diseño de la Fuente de Alimentación ......................................................................... 73 
4.1.1 Fuente del Inversor .............................................................................................. 73 
4.1.2 Fuente de la etapa de control ............................................................................... 79 
4.2 Diseño de la Etapa de Potencia ................................................................................... 81 
4.3 Diseño del Panel de Control ....................................................................................... 87 
4.4 Diseño de la Etapa de Sincronización ......................................................................... 90 
4.5 Diseño del Sistema de Enfriamiento ........................................................................... 93 
4.6 Diseño del Banco de Pruebas ...................................................................................... 95 
 
Capítulo 5 Controlador Difuso ............................................................................................... 99 
5.1 Principios de Operación .............................................................................................. 99 
5.2 Sistema Difuso .......................................................................................................... 101 
5.2.1 Fuzzificación ..................................................................................................... 101 
5.2.2 Base de reglas e Inferencia ................................................................................ 104 
5.2.3 Defuzzificación .................................................................................................. 105 
 
ix 
 
Capítulo 6 Pruebas y Resultados Experimentales ................................................................ 106 
6.1 Resultados ................................................................................................................. 106 
6.2 Discusión de Resultados ........................................................................................... 123 
 
Capítulo 7 Conclusiones y Propuestas para Trabajo Futuro ................................................ 125 
7.1 Conclusiones ............................................................................................................. 125 
7.2 Propuestas para Trabajo futuro ................................................................................. 125 
 
Referencias .............................................................................................................................. 126 
Anexo I Lista de Componentes. .............................................................................................. 129 
Anexo II Planos Mecancios del Banco de Pruebas…………………………………………..142 
 
Anexo III Planos del Panel de Control. ................................................................................... 135 
Anexo IV Planos Electrónicos. ................................................................................................ 139 
Anexo V Diagrama de Flujo del Control Difuso. .................................................................... 143 
Anexo VI Productos Obtenidos. .............................................................................................. 144 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
 
Índice de Figuras 
 
Figura 1. Composición física del servomotor [62]. ..................................................................... 4 
Figura 2. Representación esquemática de los servomotores de flujo radial y flujo axial [5]. ..... 7 
Figura 3. Clasificación de los métodos de control de motores de inducción NFO (Orientación 
del Campo Natural) [11]. ........................................................................................................... 14 
Figura 4. Control de Vel. V/F con regulación de la frecuencia del deslizamiento [10]. ........... 16 
Figura 5. Inversor CRPWM con control de la Frec. del deslizamiento [10]. ............................ 17 
Figura 6. Control Vectorial por Campo Orientado. Método Directo (a) y Método Indirecto (b) 
[10]. ........................................................................................................................................... 18 
Figura 7. Diagrama General del Control Directo del Par [10]. ................................................. 20 
Figura 8. Control Fuzzy en Software [9] . ................................................................................. 21 
Figura 9. Clasificación NEMA de los motores de Inducción [49]. ........................................... 30 
Figura 10. Diagrama de tiempos de conmutación de un motor trifásico de inducción [49]. ..... 33 
Figura 11. Circuito Equivalente del Estator del Motor de Inducción........................................ 34 
Figura 12. Circuito Equivalente del Rotor del Motor de Inducción. ......................................... 35 
Figura 13. Circuito Equivalente del Rotor del Motor de Inducción con afectación por la 
Frecuencia. ................................................................................................................................. 35 
Figura 14. Circuito Equivalente del Rotor del Motor de Inducción con Resistencia Mecánica.
 ...................................................................................................................................................36 
Figura 15. Circuito Equivalente del Motor de Inducción. ......................................................... 37 
Figura 16. Circuito Equivalente del Motor de Inducción con Pérdidas en el Núcleo. .............. 37 
Figura 17. Circuito Equivalente del Motor de Inducción Completo. ........................................ 38 
Figura 18. Diagrama de Potencias. ............................................................................................ 38 
Figura 19. Circuito Equivalente del Motor de Inducción. ......................................................... 40 
Figura 20. Circuito Equivalente del Motor de Inducción con Reducción de Thévenin. ........... 40 
Figura 21. Curva característica del Motor de Inducción de Velocidad y Torque [49]. .............. 42 
Figura 22. (a) Diagrama de Devanados del Motor Trifásico con Rotor y Estator (b) Circuito 
Equivalente de Dos fases [49]. .................................................................................................. 43 
Figura 23. Diagrama del marco estacionario trifásico a bifásico [49]. ..................................... 44 
Figura 24. Transformaciones del marco estacionario al marco rotativo [49]. ........................... 45 
Figura 25. Inversor Monofásico con (Half Bridge). .................................................................. 49 
Figura 26. Inversor Monofásico con (Full Bridge). .................................................................. 49 
Figura 27. Inversor Monofásico con (Tap Central). .................................................................. 50 
Figura 28. Inversor Trifásico con (Half Bridge). ....................................................................... 51 
Figura 29. Inversor Trifásico Multipasos. ................................................................................. 52 
Figura 30. Construcción del Vector Espacial en el Estado 1 [49]. ............................................ 55 
Figura 31. (a) Diagrama del Vector Espacial de un sistema trifásico con los catetos adyacentes 
(b) Diagrama de la onda de voltaje en la primera fase [49]. ...................................................... 56 
Figura 32. Diagrama de la Trayectoria del voltaje en el modo 1 de la sobre modulación [49]. 58 
Figura 33. Gráfica del Factor de modulación en el modo 1 [49]............................................... 60 
Figura 34. Diagrama de la Trayectoria del voltaje in el modo de la sobre modulación [49]. .. 61 
file:///C:/Users/RODRIGO/Documents/Maestria/Materias/Proyecto/tesis/Formato%20de%20Tesis%20final%205.docx%23_Toc456176687
file:///C:/Users/RODRIGO/Documents/Maestria/Materias/Proyecto/tesis/Formato%20de%20Tesis%20final%205.docx%23_Toc456176691
xi 
 
Figura 35. Gráfica del Factor de modulación en el modo 2 [49]............................................... 62 
Figura 36. Diagrama de flujo para la implementación de un (SVM). ....................................... 63 
Figura 37. Diagrama fasorial considerando en el control vectorial [13]. .................................. 65 
Figura 38. Diagrama básico del control vectorial [13]. ............................................................. 66 
Figura 39. Diagrama del Flujo Orientado de Campo (Directo) a bloques [49]. ........................ 67 
Figura 40. (a) Diagrama de la alineación correcta entre los vectores (𝑑𝑠 − 𝑞𝑠) y (𝑑𝑒 − 𝑞𝑒) 
(b) diagrama del vector unitario y los vectores (𝜑𝑑𝑟𝑠 𝑦 𝜑𝑞𝑟𝑠) [49]. ........................................ 68 
Figura 41. Diagrama de bloques de la estimación de la retroalimentación del modelo de 
voltaje [49]. ................................................................................................................................ 70 
Figura 42. Diagrama de bloques de la estimación de la retroalimentación del modelo de 
corriente (Blaschke) [49]. .......................................................................................................... 72 
Figura 43. Diagrama de la Fuente del Inversor con Filtro Capacitivo. ..................................... 74 
Figura 44. Diagrama de la Fuente de Inversor con el Circuito de Carga. ................................. 77 
Figura 45. Fuente de Alimentación 325 VDC. .......................................................................... 79 
Figura 46. Diagrama de la Fuente de Control. .......................................................................... 80 
Figura 47. Fuente de Control ..................................................................................................... 80 
Figura 48. Configuración de fuente Bootstrap [51]. .................................................................. 81 
Figura 49. Diagrama de conmutación de un Mosfet [55]. ......................................................... 83 
Figura 50. Diagrama de conmutación para los Mosfet IRF840 [51]. ........................................ 85 
Figura 51 Etapa de Potencia ...................................................................................................... 86 
Figura 52. Botonera para controladores comerciales. ............................................................... 87 
Figura 53. Diagrama General de la Botonera. ........................................................................... 88 
Figura 54. Diagrama de Programación del Panel del Controlador. ........................................... 89 
Figura 55. Diagrama de conmutación para las bobinas. ............................................................ 90 
Figura 56 Etapa de Sincronización ............................................................................................ 92 
Figura 57. Diagrama de Resistencias Térmicas......................................................................... 93 
Figura 58. Imagen del disipador de calor, TO-220, 9°C/W [57]. .............................................. 95 
Figura 59. Kit de Freno Shimanno [59]. .................................................................................... 97 
Figura 60. Modelo CAD del banco de pruebas. ........................................................................ 98 
Figura 61. Modelo físico del banco de pruebas. ........................................................................ 98 
Figura 62. Formas típicas de las funciones de membresía: 1 triangular, 2 trapezoidal, 3 
Gaussiana, 4 Campana, 5 Singleton [61]. ................................................................................ 100 
Figura 63. Diagrama de bloques de un Sistema Difuso. ......................................................... 101 
Figura 64. Membresía Triangular Fuera del Origen. ............................................................... 102 
Figura 65. Funciones de Membresía de Entrada. .................................................................... 102 
Figura 66. Funciones de Membresía de Salida. ....................................................................... 103 
Figura 67. Funciones de Defuzzificación. ............................................................................... 105 
Figura 68. Gráfica de control y defuzzyficación para 50 rpm´s. ............................................. 106 
Figura 69. Gráficas obtenidas de los datos de la Tabla 14. ..................................................... 110 
Figura 70. Gráficas de Control a 50 RPM´s ............................................................................ 111 
Figura 71. Gráficas del Error de la Velocidad Angular a 50 RPM´s....................................... 112 
Figura 72 Gráficas del Error del Torque a 2.31 N.m. .............................................................. 113 
Figura 73. Gráficas del Error de Campo Magnético a 50 RPM´s .......................................... 114 
Figura 74.Graficas de control a 100 RPM´s ............................................................................ 115 
Figura 75. Gráficas del Error de la Velocidad Angular a 100 RPM´s.....................................116 
Figura 76. Gráficas del Error del Torque a 1.156 N.m. ......................................................... 117 
xii 
 
Figura 77. Gráficas del Error de Campo Magnético a 100 RPM´s ......................................... 118 
Figura 78. Gráficas de Control a 150 RPM´s .......................................................................... 119 
Figura 79. Gráficas del Error de la Velocidad Angular a 150 RPM´s..................................... 120 
Figura 80. Gráficas del Error del Torque a 0.771 N.m. ........................................................... 121 
Figura 81. Gráficas del Error de Campo Magnético a 150 RPM´ ........................................... 122 
 
 
xiii 
 
Índice de Tablas 
 
 
Tabla 1. Códigos IP ..................................................................................................................... 2 
Tabla 2. Relación de densidad de potencia de los servomotores de flujo radial y flujo axial [4].
 ..................................................................................................................................................... 8 
Tabla 3. Controladores Comerciales y sus Características para servomotores de corriente 
alterna de Inducción................................................................................................................... 24 
Tabla 4. Servomotores de inducción Comerciales y sus Características. .................................. 25 
Tabla 5. Controladores desarrollados por científicos y sus Características para servomotores de 
corriente alterna de Inducción. .................................................................................................. 26 
Tabla 6. Frecuencia fija de 60 Hz, con diferente número de polos magnéticos [13]. ............... 31 
Tabla 7. Estados del Motor Durante los Transitorios. ............................................................... 54 
Tabla 8. Requerimientos mínimos del puente de diodos. .......................................................... 76 
Tabla 9. Datos del Diodo (NTE575) [54]. ................................................................................. 83 
Tabla 10. Tabla de verdad para la conmutación de transistores de potencia............................. 91 
Tabla 11. Propiedades Mecánicas del Nylomaq [58] ................................................................ 96 
Tabla 12. Base de reglas para el controlador difuso. ............................................................... 104 
Tabla 13. Datos Del Servomotor. ............................................................................................ 107 
Tabla 14. Valores obtenidos de las ecuaciones (6.1, 6.2, 6.3 y 6.4) ........................................ 109 
Tabla 15. Comparacion del error de controladores difusos acoplados a técnicas de control 
vectorial para servomotores de corriente alterna. .................................................................... 123 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
xiv 
 
Notación Utilizada 
 
 
S Sistema Difuso 
𝐴 Ampere 
∆𝑃 Disminución de la potencia limite. 
𝑎𝑠 Fase (a) del estator. 
𝑎𝑡 La relación de transformación 
𝑏𝑠 Fase (b) del estator. 
𝐵𝑔𝑎𝑝 La fuerza magneto motriz en el entrehierro. 
𝐵𝑥 La fuerza magneto motriz. 
𝐶 Capacitancia. 
𝑐𝑠 Fase c del estator. 
𝐷 Factor de Reducción 
𝑑𝑠 − 𝑞𝑠 Corresponden al estator desfasado 90°. 
𝑑𝑟 − 𝑞𝑟 Corresponden al rotor desfasado 90°. 
𝑑𝑒 − 𝑞𝑒 Sistema rotativo síncrono. 
𝐸´𝑟 Fuerza electromotriz en el rotor por la relación de 
transformación. 
Er Fuerza electromotriz en el rotor. 
Es Fuerza electromotriz en el estator. 
𝑓 Frecuencia de la línea de alimentación. 
𝑓0 La frecuencia de salida de la fundamental del voltaje de la salida 
del inversor. 
𝑓𝑠 Frecuencia de switcheo. 
𝜑 El Angulo de desfase entre la fundamental del voltaje y la 
corriente en la salida del inversor. 
𝜑𝑟 Vector de flujo. 
𝜑�̂� Magnitud del vector de flujo. 
𝜑𝑑𝑚
𝑠 Vector de flujo de la corriente del campo con factor de 
modulación. 
𝜑𝑑𝑟
𝑠 Vector de flujo en el marco estacionario de la corriente del campo. 
𝜑𝑑𝑠
𝑠 Vector de flujo en el marco síncrono de la corriente del campo. 
𝜑𝑞𝑚
𝑠 Vector de flujo en el marco estacionario de la corriente de la 
armadura con factor de modulación. 
𝜑𝑞𝑟
𝑠 Vector de flujo en el marco estacionario de la corriente de la 
armadura. 
𝜑𝑞𝑠
𝑠 Vector de flujo en el marco síncrono de la corriente de la 
armadura. 
𝑖𝑎 Corriente de la fase (a). 
𝑖𝑏 Corriente de la fase (b). 
xv 
 
𝑖𝑐 Corriente de la fase (c). 
𝐼𝑎 La corriente de armadura. 
𝑖𝑑𝑠 La análoga a la corriente de campo. 
𝑖𝑑𝑠
∗ Valores de referencia de la corriente de campo. 
𝑖𝑞𝑠
∗ Valores de referencia de la corriente de la armadura. 
𝑖𝑞𝑠
𝑠 La resultante de la suma de las corrientes de las tres fases. 
𝑖𝑞𝑠 La análoga a la corriente de la armadura. 
𝐼𝐷𝐷𝐶 Corriente Media. 
𝐼𝐷𝑃 La corriente pico de los diodos del puente rectificador. 
𝐼𝑓 La corriente para el devanado de campo. 
𝐼𝐿 La corriente que fluye a través de la carga. 
𝐼𝐿𝐷𝐶 Corriente de la fuente, hacia el inversor. 
𝐼𝐿𝑅𝑀𝑆 Corriente nominal. 
Im Corriente Magnetizante. 
𝐼𝑃 Corriente de Pico. 
Ir Corriente del rotor. 
𝐼𝑅𝑀𝑆 Corriente Eficaz. 
Is Corriente del estator. 
𝐾 El número de pasos (6, 12, 18,24, etc.) 
𝐾´𝑡 Constante de proporcionalidad. 
𝑘𝑖𝑥 La corriente aplicada en cada una de las fases. 
𝑚1 Factor de modulación en el modo 1. 
𝑚2 Factor de modulación en el modo 2. 
𝑚´ El factor de modulación. 
𝑚𝐴 Índice de modulación. 
𝑛 Eficiencia del motor. 
𝑛𝑖 La integral. 
𝑁𝑟 Velocidad del Rotor. 
𝑁𝑆 Velocidad de Sincronía. 
𝐿𝑚 Inductancia del motor. 
𝐿𝑟 Inductancia del rotor. 
𝜃𝑒 Velocidad de Sincronía. 
𝑃𝑎𝑔 Potencia del entre hierro. 
𝑝𝑐𝑜𝑛𝑣 Pérdidas de conversión. 
𝑝𝑐𝑟 Pérdidas en el cobre del rotor 
𝑝𝑐𝑠 Pérdidas en el cobre del estator. 
𝑃𝐷 Potencia permitida disipada. 
𝑃𝑖𝑛 Potencia de entrada. 
𝑃𝑜𝑢𝑡 Potencia de salida. 
𝑃𝑅𝑐 Potencia disipada por la resistencia de carga. 
𝑝 Numero de polos. 
xvi 
 
r El factor de rizo de la onda de voltaje del bus DC. 
R0 Resistencias perdidas en el entrehierro. 
𝑅𝑐 Resistencia de carga. 
Rr Resistencia del rotor. 
Rr
𝑠
 Resistencia potencia mecánica entregada. 
Rs Resistencia del estator. 
𝑅𝑡𝐶𝐴 Temperatura de la capsula y el medio ambiente. 
𝑅𝑡𝐶𝑠 Resistencia Térmica entre la Capsula y el Disipador. 
𝑅𝑡𝑆𝐴 Resistencia Térmica entre el Disipador y el aire Circundante. 
𝑆 Índice de Deslizamiento. 
𝑆0 La potencia aparente de salida del inversor. 
𝑆𝑚𝑎𝑥 Intercambio de energía es máximo. 
𝑇 Par. 
𝑡 Tiempo de carga del capacitor. 
𝑡𝑎 Trayectoria (a). 
𝑡𝑏 Trayectoria (b). 
𝑇𝐴 Temperatura ambiente. 
𝑇𝑐 Periodo. 
𝑇𝐶𝑠 Temperatura de Cápsula. 
𝑇𝑐𝑜𝑛𝑣 Par inducido. 
𝑇𝑗 𝑚𝑎𝑥 Temperatura máxima de unión. 
𝑇𝑚𝑎𝑥 Par máximo. 
𝑇𝑟 Par del rotor. 
𝑇𝑠 Tiempo de switcheo. 
Xm Reactancia Magnetizante. 
Xs Reactancia de dispersión del estator. 
Xr Reactancia de dispersión del rotor. 
𝑉 ∗̂ La magnitud del vector o valor pico de la fase. 
�̅� Vector Complejo en el espacio. 
𝑉𝑎 Y 𝑉𝑏 Las componentes de 𝑉∗̅̅ ̅ alineados en dirección de 𝑉1 y 𝑉2 
respectivamente. 
𝑉𝑎𝑛 El segmento lineal de la trayectoria del hexágono. 
𝑉𝑎𝑜 Voltaje de la fase (a) con el neutro. 
𝑉𝑏𝑜 Voltaje de la fase (b) con el neutro. 
xvii 
 
𝑉𝑐𝑜 Voltaje de la fase (c) con el neutro. 
𝑉𝑎𝑏 Voltaje entre la fase (a-b). 
𝑉𝑏𝑐 Voltaje entre la fase (b-c). 
𝑉𝑐𝑎 Voltaje entre la fase (c-a). 
𝑉𝐵𝐷𝐶 El voltaje medio de salida del inversor. 
𝑉𝑑 El voltaje de la fuente de alimentación. 
𝑉𝑑𝑠
𝑠 Voltaje en el marco de referencia estacionario. 
𝑉𝐼𝑆𝑊̅̅ ̅̅ ̅̅ La fundamental del valor pico (2𝑉𝑑/𝜋). 
𝑉𝑚 El voltajeRMS que está definido por √2𝑉𝑠. 
𝑉𝑚
∗ El modificador del vector de referencia. 
𝑉𝑃𝐼 Voltaje Inverso. 
𝑉𝑙 El voltaje de la línea eléctrica. 
𝑉𝑞𝑠
𝑠 Voltaje en el marco de referencia estacionario. 
𝑉𝑜𝑠
𝑠 La componente en cero. 
𝑉𝑅𝑀𝑆 El voltaje de rizo del bus dc. 
𝑉𝑆 El Voltaje de la fuente. 
𝑉𝑇𝐻 El voltaje de Thévenin. 
𝜔 Velocidad angular. 
𝜔𝑟 Velocidad angular del rotor. 
𝜔𝑠 Velocidad angular de sincronía. 
𝑍𝑇𝐻 Impedancia de Thévenin. 
1 
 
 
Capítulo 1 Introducción 
 
 En este capítulo se hará una introducción a los sistemas que utilizan servomotores y 
sus características, como lo son los servomecanismos, una vez conociendo los antecedentes 
de los servomecanismos, se expone la propuesta del tema, donde se centra el presente trabajo 
de investigación, resaltando sus características principales. Finalmente se mencionan los 
objetivos e hipótesis planteados para el desarrollo del presente trabajo. 
 
 
1.1 Servomecanismos 
 
La automatización industrial, tiene la necesidad de sistemas de control con 
retroalimentación, como son los servomecanismos. Un servomecanismo, es comúnmente 
conocido como sistema de autocorrección. La autocorrección como aquí se utiliza se refiere 
a la capacidad del sistema de monitorear o “verificar” una cierta variable dentro del proceso 
industrial y corregirla de forma automática, sin la intervención de una persona, si esta no es 
aceptable. Los sistemas que pueden realizar tal acción auto correctivo se denominan sistemas 
de lazo cerrado [1]. 
 
El sistema se encarga de transmitir una orden o información de un punto a otro, 
comparando los resultados obtenidos, con los parámetros de referencia, los valores obtenidos 
se introducen automáticamente al sistema para modificar el resultado y conseguir el valor 
deseado. Entonces la variable a controlar puede ser cualquier magnitud física (posición, 
torque, velocidad, fuerza, temperatura, aceleración, etc.) 
 
El primer dispositivo de control con retroalimentación de posición, fue el motor de 
control de la dirección de un buque, que se utiliza para posicionar el timón en buques de gran 
tamaño. Esta tecnología fue utilizada por primera vez en el SS Great Eastern en 1866 [2]. 
El servomotor es un componente muy importante de un servomecanismo, ya que se pueden 
controlar las variables de posición, torque y velocidad. 
 
 
 
2 
 
1.1.1 Partes de un Servomotor 
 
A continuación se describen las partes de un servomotor de corriente alterna y como 
está compuesto físicamente como de muestra en la Figura 1. 
 
 Carcasa: la carcasa es una parte importante, ya que es la que protege al 
servomotor del ambiente externo de impurezas que pudieran poner en riesgo 
el funcionamiento del servomotor, para esto la mayoría de los fabricantes, ha 
adoptado código IP (Ingress Protection). 
El código IP es seguido de dos dígitos. (Una "X" se utiliza para uno de los 
dígitos si sólo hay una clase de protección; es decir, IP X40, que se ocupa solamente 
de resistencia a la humedad.) [3]. 
Tabla 1. Códigos IP 
 Primer Número - 
Protección contra 
sólidos 
 Segundo Número - 
Protección 
contra líquidos 
 Tercer Número - 
Protección 
contra impactos 
0 Sin Protección 0 Sin Protección 0 Sin Protección 
1 Protegido contra 
objetos sólidos de 
más de 50mm 
1 Protegido contra gotas de 
agua que caigan 
verticalmente 
1 Protegido contra 
impactos de 
0.225 joule 
2 Protegido contra 
objetos sólidos de 
más de 12mm 
2 Protegido contra rocíos 
directos hasta 15° de la 
vertical 
2 Protegido contra 
impactos de 
0.375 joule 
3 Protegido contra 
objetos sólidos de 
más de 2.5mm 
3 Protegido contra rocíos 
directos hasta 60° de la 
vertical 
3 Protegido contra 
impactos de 0.5 
joule 
4 Protegido contra 
objetos sólidos de 
más de 1mm 
4 Protegido contra rocíos 
directos de todas las 
direcciones - entrada 
limitada permitida 
4 Protegido contra 
impactos de 2.0 
joule 
5 Protegido contra 
polvo - entrada 
limitada permitida 
5 Protegido contra chorros de 
agua a baja presión de todas 
las direcciones - entrada 
limitada permitida 
5 Protegido contra 
impactos de 6.0 
joule 
6 Totalmente 
protegido contra 
polvo 
6 Protegido contra fuertes 
chorros de agua de todas las 
direcciones - entrada 
limitada permitida 
6 Protegido contra 
impactos de 
20.0 joule 
7 7 Protegido contra los efectos 
de la inmersión de 15cm - 
1m 
7 
3 
 
8 8 Protegido contra largos 
periodos 
de inmersión bajo presión 
8 
 
 El Rotor: es el que convierte la energía eléctrica en mecánica, que es 
transferida por un eje de potencia, dependiendo del tipo del rotor define el tipo 
de motor o servomotor. 
Los tipos de rotores son: 
 Rotor jaula de ardilla simple: su finalidad es en motores pequeños, el 
arranque nominal supera 6 o 8 veces la intensidad nominal del motor. Está 
siendo remplazado por rotores dobles en motores de potencia media. Su par 
es aproximado a 140% del valor nominal. 
 Rotor jaula de ardilla doble: el arranque es de 3 - 5 veces la intensidad 
nominal, y el par de arranque puede ser aproximado a 230% del valor nominal. 
Otorga una mejor estabilidad, y es el más empleado en la actualidad. 
 Rotor de anillos (escobillas): La intensidad nominal nunca supera 2 veces la 
del motor. Se denominan rotores de escobillas porque cada extremo del 
embobinado está conectado con un anillo situado en el eje del rotor. Otra vez 
de unas resistencias externas, se puede incrementar el par hasta un 150% o 
250% del par nominal. 
 Rotor sin escobillas: Los son más pequeños y livianos, que un rotor de 
escobillas y produce la misma potencia, la principal desventaja es que se 
requiere un controlador para conmutar las bobinas adecuadamente. 
 Rotor de imanes permanentes: los rotores síncronos pueden tener forma 
cilíndrica o de disco la última, normalmente llamadas máquinas de flujo axial, 
tienen un bajo momento de inercia. 
 El Encoder: también llamado codificador del eje, suele ser un disco 
codificado y es usado para convertir la posición angular de un eje a un código 
digital. Estos dispositivos se utilizan en el servomotor para saber la posición 
relativa del rotor. 
Hay dos tipos principales: absoluto e incremental (relativo). 
 
 Retroalimentación: es un mecanismo por el cual una cierta proporción de la 
salida de un sistema se redirige a la entrada, con objeto de controlar el 
comportamiento del servomotor. 
 
 
 
4 
 
La realimentación permite el control de un sistema y que el mismo tome medidas de 
corrección con base en la información realimentada. 
 
Rodamiento 
Rotor 
Estator 
Encoder 
Carcasa 
Alimentación Eléctrica y Retroalimentación 
Figura 1. Composición física del servomotor [62]. 
 
5 
 
1.1.2 Tipos de Servomotores 
 
En este apartado, se menciona la clasificación de los diferentes tipos de servomotores. 
Como vimos en la sección anterior el tipo de servomotor está definido por el tipo de rotor, 
también en esta sección se mencionan algunas características de uno con respecto al otro. 
Servomotor Inducido de Tres fases AC (Corriente Alterna) 
Este tipo de servomotor, tiene un motor de corriente alterna de tres fases, común 
conocido como de jaula de ardilla, es decir un rotor y un estator, una caja de engranes y una 
retroalimentación, principalmente se utilizan en aplicaciones donde se requiere mucho torque 
pero poca precisión. 
Servomotor sin escobillas (AC / DC) 
Un motor brushless a imán permanente es una maquina sincrónica con la frecuencia 
de alimentación, capaz de desarrollar altos torques (hasta 3 o 4 veces su par nominal) en 
forma transitoria para oponerse a todo esfuerzo que trate de sacarla de sincronismo. La 
denominación sin escobillas se caracteriza por que no posee escobillas y es una forma de 
diferenciarlo de sus predecesores los servomotores a imán permanente alimentadoscon 
corriente continua. 
Servomotor Paso a Paso 
Se caracterizan por tener en su interior un motor a pasos y un freno magnético así 
como un encoder de retroalimentación, este tipo de servomotores se usan en aplicaciones de 
bajo torque y alta precisión, principalmente en máquinas alfanuméricas. Otra característica 
es que son mucho más baratos que un servomotor sin escobillas AC/DC. 
Servomotor Lineal 
Los servomotores lineales, contienen un motor AC/DC acoplado a un husillo de tipo 
tornillo, con retroalimentación por encoder, este tipo de servomotores se utilizan en 
aplicaciones de bajo torque y alta precisión, como las máquinas de coordenadas. Ya que por 
la forma del husillo tiene muy poca inercia. 
 
 
6 
 
1.1.3 Propiedades y Características de los Servomotores 
 
En esta sección, se ven las principales propiedades y características de los 
servomotores AC desde un punto de vista, de considerar los factores para poder elegir una 
familia de servomotores AC, para una aplicación en particular. En ese sentido, se hace un 
intento aquí para ver un conjunto de propiedades y características, para que se puedan 
diferenciar, los diferentes tipos de servomotores AC. Las características que se tomaron en 
cuenta para dicho propósito son el costo, la potencia y la relación de par, rango de 
velocidades, corriente de frenado y el sistema de captación y sensibilidad de parámetros. 
 
El costo 
El costo puede oscilar desde los ($ 4000.00 – 60000.00) depende principalmente, de 
los componentes involucrados para el funcionamiento del servomotor. Encoders, resolvers, 
rotores de imán permanente, aislación térmica, aislación anticorrosiva, etc. 
 
El costo del inversor y del controlador son prácticamente lo mismo para el PM (Imán 
Permanente) CC (Corriente Continua) sin escobillas, PM síncrono, los motores de inducción, 
debido a la identidad de los inversores y controladores. El controlador vectorial del motor de 
inducción es un poco más complejo que las unidades de corriente alterna de PM. 
Con el costo de los circuitos de control analógico, digital y microprocesadores siendo de bajo 
costo, la diferencia de costos en los controladores puede considerarse insignificante [4]. 
. 
 
El costo de los motores de imán permanente son cuatro o seis veces más que el costo 
del motor de inducción hasta los 10 CV (Caballo Vapor). Con las modificaciones necesarias 
del motor de inducción para los servos, todavía hay una diferencia considerable en el costo 
de los motores. 
 
La potencia y la Relación de Par 
Para poder comprender mejor esta característica, es necesario definir las 
configuraciones de campo magnético que tienen los diferentes tipos de servomotores, como 
lo muestra la Figura 2. 
 
 
7 
 
Una máquina eléctrica rotativa, ya sea en configuración de campo radial o axial, 
consiste en un núcleo ferromagnético en el rotor, el cual gira dentro de otro núcleo de hierro 
con devanados de cobre que generan el campo magnético. Para una máquina eléctrica 
tradicional, las dimensiones más importantes son el diámetro del entre hierro d y la longitud 
efectiva l. En cambio, para un motor de flujo axial las dimensiones principales son el 
diámetro interno 𝐷1 y su diámetro externo Do [5]. 
 
 
Figura 2. Representación esquemática de los servomotores de flujo radial y flujo axial [5]. 
 
 
Las máquinas eléctricas de flujo axial, se diferencian de los motores eléctricos 
convencionales, (las cuales tienen un flujo radial en el entrehierro y solamente cuentan con 
un estator y un rotor) en que: 
 El flujo en el entrehierro es en la dirección axial y los conductores se encuentran en 
la dirección radial. 
 El estator y el rotor son en forma de disco. 
La potencia para un servomotor, se puede definir con tres características que tienen los 
servomotores: 
 Relación Par Inercia, es la capacidad del servomotor para permanecer estable en 
reposo o movimiento, dependiendo del par ejercido. 
 Capacidad de torsión, es cuando el servomotor está a velocidad cero y mantiene el 
eje en una posición estable, ejerciendo su máximo par. 
 Densidad de Potencia, tiene que ver con la relación de peso y la capacidad de torsión. 
 
8 
 
Esta última característica de los servomotores tiene que ver principalmente con la 
aplicación, para aplicaciones de robótica y control numérico, se necesita que el servomotor 
sea liviano pero con un alto par, la densidad de potencia (W/Kg) nos explica esto. 
 
Tabla 2. Relación de densidad de potencia de los servomotores de flujo radial y flujo axial 
[4]. 
Tipos de servomotores Densidad de 
potencia (W/Kg) 
Campo Radial Campo Axial 
Brushless 115 x - 
Corriente Directa 115 x - 
Corriente Alterna 115 
Imán Permanente 115 x - 
Imán Permanente 
Brushless 
80/100 x - 
Imán Permanente 
Inducción 
80/100 x - 
Imán Permanente 
Corriente Directa 
133 x - 
Imán Permanente 
Síncrono 
275 - x 
 
 
Rango de Velocidades 
 
El rango de velocidades de un servomotor varía según el modelo del fabricante, este 
rango está completamente ligado al flujo de corriente que pasa por el estator. 
 
Los servomotores tienen un funcionamiento constante del flujo de corriente hasta la 
velocidad base y luego la potencia. En la potencia constante de operación, el flujo tiende a 
ser inversamente proporcional a la velocidad del motor. Si bien este debilitamiento de flujo 
es inherente al motor de inducción, es necesario un control, coordinado la corriente del 
estator en controladores de motores de imán permanente, síncronos sin cepillo y CC. La 
corriente del estator tiende aumentar en los motores de imán permanente, contribuyendo a 
mejorar las pérdidas en el cobre del estator [4]. 
Esta característica del rango de velocidades, más que la velocidad que pueda 
desarrollar el servomotor, tiene que ver con las pérdidas de la corriente en el estator. Esto es 
crucial para una selección correcta del servomotor dependiendo de la aplicación. 
 
 
 
 
 
9 
 
Corriente de Frenado 
 
El frenado es importante en casi todas las aplicaciones de servomotores y debe estar 
disponible incluso cuando la fuente de alimentación de AC al convertidor falla. Mientras se 
hace el frenado de los motores de imán permanente fácil debido a la excitación de imán 
permanente, lo mismo no se puede decir de la unidad de motor de inducción. En ese caso, 
alguna forma de frenado electrónico tiene que ser concertado. Mientras que eso puede no ser 
difícil, es de apreciar que aumenta el costo del servomotor[4]. . 
 
Sistema de captación y sensibilidad de parámetros 
 
El sistema de captación se basa en diferentes técnicas para determinar la posición del 
eje, como lo son los resolvers, encoders incrementales y absolutos y algunos sensores de 
corriente. Esto depende directamente del fabricante y el modelo del servomotor. 
 
El controlador utiliza la información del sistema de captación, para controlar las 
variables de posición, velocidad y torque. Estas pueden ser trasmitidas a una interfaz de 
usuario, dependiendo del modelo del controlador. 
 
Los parámetros del motor varían en función de la temperatura, nivel de flujo 
magnético y en un grado menor en la frecuencia. El cambio de temperatura induce des 
magnetización de los imanes permanentes en los servomotores de este tipo [4]. 
 
 
10 
 
1.2 Planteamiento del Problema 
 
Hoy en día lo que más se utiliza, para el control de movimiento de mecanismos y la 
automatización en la industria son los controladores de motores y servomotores de inducción, 
por su robustez y confiabilidad de estos. Hay más de 100 productores en el mercado que se 
dedican al diseño y construcción de estos dispositivos, desgraciadamente ninguno es 
mexicano [6]. 
 
De aquí la necesidad de desarrollar este tipo de controladores, con técnicas de control, 
más accesibles para los usuarios, conpoca o ninguna experiencia en la instalación de estos 
dispositivos, en los mecanismos que controlan diferentes procesos en la industria. 
 
La competitividad exige, que las Empresas se planteen necesidades de mejoras para 
sobrevivir, que principalmente se identifican como mejoras tecnológicas. Muchas de estas 
soluciones, aun siendo objetivamente válidas, no sólo no llegan a implantarse con éxito, sino 
que en frecuentes ocasiones, son la causa de la desaparición de la empresa [7]. 
 
Lo relevante de este trabajo es desarrollar un controlador difuso para servomotores 
de corriente alterna, para que el mercado industrial o de investigación, tenga opciones de 
controladores más accesibles, con métodos de control más robustos como lo es la lógica 
difusa, ya sea para poder controlar un proceso predeterminado o para desarrollar nuevos 
productos. 
 
Las aplicaciones de los controladores basados en lógica difusa, han encontrado mucha 
aceptación por parte de investigadores e ingenieros, en los ámbitos de control automático. Se 
ha demostrado en la práctica, que su uso, se justifica cuando los procesos a controlar, resultan 
muy complejos o cuando se tienen serias deficiencias en el modelado del mismo. 
 
1.3 Justificación 
 
México tiene una variedad de problemas de orden económico. Entre los más 
importantes se encuentra la falta de desarrollo tecnológico. 
 
La apertura del mercado mundial, obliga a los fabricantes nacionales a mejorar sus 
procesos productivos mediante la adquisición de tecnologías y métodos más eficientes de 
elaboración, si desean permanecer en el Mercado [8]. En México, actualmente no hay un 
productor comercial de servomotores ni de controladores, para la industria. Todos son 
importados principalmente de Estados Unidos de América, Alemania y Japón. 
 
Las ventajas de desarrollar un controlador difuso acoplado a otras técnicas de control 
de servomotores es. El controlador difuso puede modelar de forma fácil y rápida una maquina 
eléctrica, como lo es el motor de inducción. Ya que el uso convencional de controladores 
P.I.D., es muy es difícil y complejo para diseñar un controlador de servomotores de corriente 
alterna de alto rendimiento. Acoplando con técnicas de control vectorial se simplifica a un 
más el control [9]. 
11 
 
 
1.4 Objetivos 
 
1.4.1 General 
 
Diseñar y construir un circuito de potencia para la manipulación de velocidad y torque 
de un servomotor AC, que permita la implementación de un control difuso basado en 
microcontrolador. 
 
1.4.2 Específicos 
 
• Determinar la mejor estrategia de control vectorial aplicable a servomotores de 
corriente alterna y desarrollar el inversor en base a dicha estrategia. 
• Acoplar un controlador difuso basado en microcontrolador al inversor con la 
estrategia seleccionada. 
• Elaborar una interfaz, para poder configurar, las variables de velocidad y torque. 
• Validar el funcionamiento del controlador con las variables de velocidad y torque. 
 
1.5 Hipótesis 
 
 Se piensa que la técnica de control difuso, puede superar limitaciones como el error 
acumulado, presente en los sistemas clásicos (PI, PD, PID), debido a la característica 
de la inferencia del mecanismo que permite inferir los valores futuros de corriente y 
los valores de las variables cualitativas. 
 
 Se pretende implementar una estrategia de control vectorial, se desea que con esta 
técnica, no solo se controle la magnitud sino también la fase para conseguir: 
 
- Una regulación de velocidad. 
- En par máximo disponible a cualquier velocidad. 
- La operación en seis cuadrantes. 
- Disminuir zonas muertas en el control de par o velocidad. 
- Reducir el tiempo de la respuesta dinámica. 
 
 
 
12 
 
1.6 Resumen del Contenido 
 
En el capítulo 2 se presenta un panorama acerca de los métodos de control aplicables 
a servomotores de corriente alterna, su clasificación y características, también se presentan 
diversas tablas donde se muestran las características de control y funcionalidad más 
relevantes, donde se observa la necesidad de generar nuevos modelos que incluyan a la lógica 
difusa y una etapa de sintonización paramétrica con interfaces simples. 
 
El capítulo 3 aborda los aspectos teóricos básicos del motor de inducción así como 
las topologías de los inversores y el control vectorial. En este caso se utilizara la técnica de 
vector espacial por modulación de ancho de pulso (SVPWM) así como sus propiedades 
matemáticas. 
 
Posteriormente en el capítulo 4 se encuentra el fundamento matemático, para la 
selección de componentes electrónicos y diagramas de flujo para la realización del software 
que tienen las diferentes partes de controlador difuso. 
 
El capítulo 5 es todo lo relacionado con el diseño del controlador difuso, su principio 
de funcionamiento, así como su base de reglas y su superficie de control. 
 
El capítulo 6 corresponde a los resultados obtenidos en el presente trabajo, utilizando 
el banco de pruebas construido para este controlador y motor. Obteniendo sus curvas de 
control así como el rendimiento del sistema. 
 
Finalmente en el capítulo 7 se presentan las conclusiones derivadas de la 
investigación, se propone trabajo futuro y se presentan los productos obtenidos. 
 
 
 
 
13 
 
Capítulo 2 Estado del Arte 
 
 En el presente capítulo, se hará una revisión de los métodos de control, su 
clasificación, así como las características que los definen, también se describen brevemente 
algunos trabajos realizados por algunos investigadores expertos en el tema, al igual se 
incluyen algunas tablas de servomotores y controladores tanto comerciales como 
desarrollados por investigadores. 
 
 
2.1 Clasificación de Métodos de Control 
 
Los primeros sistemas de control aplicados a motores de inducción, son los de 
frecuencia variable de excitación separada y se pueden dividir en controles escalares y 
vectoriales. Los cuales presentaban una ecuación desacoplada del par electromagnético, es 
decir un canal para el control del par y otro para el control del flujo del motor. 
 
 
Los controles escalares, se basan en las ecuaciones en el estado estático o de 
equilibrio, sus variables son: la magnitud y la frecuencia del voltaje, corriente, y el control 
del flujo de sus vectores. Así, el control escalar no actúa sobre la posición del vector durante 
los transitorios [10]. 
 
Los controles vectoriales, se basan en las ecuaciones en los estados dinámicos, no 
sólo la magnitud y la frecuencia también en posiciones instantáneas de tensión y corriente. 
Así, el control de vectores actúa sobre las posiciones de los vectores espaciales y proporciona 
su orientación correcta tanto en estado estacionario y durante los transitorios. 
 
En el control vectorial, hay dos vectores, el vector del flujo magnético en el rotor 
(𝜑𝑑𝑠
𝑠) y el vector de voltaje en el entrehierro (𝜑𝑞𝑠
𝑠), como se sabe los vectores tiene 
magnitud y sentido, la magnitud es que tanto flujo magnético o voltaje existe y el sentido se 
determina a en base a un marco de referencia, este puede ser estático o síncrono. 
 
 
 
14 
 
 La clasificación general de los métodos de frecuencia variable se presenta en la Figura 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Clasificación de los métodos de control de motores de inducción NFO 
(Orientación del Campo Natural) [11]. 
Las variables que se pueden controlar con los métodos de frecuencia variable son: la 
frecuencia (velocidad angular), las magnitudes de tensión, corriente, espacio de flujo y 
control de los vectores. Por lo tanto, el control de vectores actúa sobre las posiciones de los 
vectores espaciales y proporciona su orientación correcta, así como en estado estacionario y 
durante los transitorios. 
De acuerdo con la definición anterior, el control de vectores es una filosofía de control 
general, que se puede implementar de muchas manerasdiferentes. El método más popular, 
conocido como regulación orientada de campo (FOC) o control de vectores, fue propuesto 
por Hasse y Blaschke [12], y le da un alto rendimiento al motor de inducción. Los métodos 
de control vectorial o de campo orientado son generales y se pueden aplicar a maquinas de 
inducción y maquinas síncronas [13]. 
En el control de vectores, las ecuaciones del motor se transforman en una coordenada 
del sistema que gira en sincronismo con el flujo del rotor. Estas nuevas coordenadas se 
denominan coordenadas de campo. El campo se coordina bajo la constante de flujo del rotor, 
no es una relación lineal entre las variables de control y par de torsión. 
La corriente alimentada en un motor AC, se puede manejar como un vector rotativo. 
Si se considera a este vector en un marco de referencia que también rota a una velocidad 
angular, igual a la frecuencia de sincronía del rotor, se puede separar en dos componentes, 
uno proporcional al flujo magnético que origina la rotación y el otro componente 
proporcional al par generado por el motor eléctrico [14]. 
 
Control de 
Frecuencia 
Variable 
Controladores 
Basados en 
Escalas 
Controladores 
Basados en 
Vectores 
𝑈
𝑓
= 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑖𝑠 = 𝑓(𝑤𝑟) 
Campo 
Orientado 
Liberalización 
por Retro 
Alimentación 
Control Directo 
de Par 
Control Basado 
en la Pasividad 
Flujo 
Hexagonal 
(Depenbrock) 
Flujo Circular 
(Takahashi) 
 Modulación del 
vector de 
Tensión 
Flujo 
Orientado en 
el Estator 
Flujo Orientado 
en el Rotor 
Directo 
(Blaschke) 
Indirecto 
(Hasse) 
Lazo Abierto 
(Jönsson) 
Lazo Cerrado 
Control de 
Flujo y Par 
15 
 
 
Un enfoque similar, se deriva de un modelo Multi - Escalar del motor de inducción, 
ha sido propuesto por Krzeminski [15]. Un método basado en la teoría y la variación de 
energía de conformación han sido investigados recientemente y es llamado, control basado 
en la pasividad (PBC). En este caso, un mensaje instantáneo es descrito en términos de las 
ecuaciones de Euler- LaGrange expresadas en coordenadas generalizadas. 
A mediados de 1980, hubo una tendencia hacia la estandarización de los sistemas de 
control sobre la base de la filosofía de flujo orientado de campo (FOC), aparecieron los 
estudios innovadores de Depenbrock y de Takahashi y Noguchi, que aparta la idea de la 
transformación de coordenadas y la analogía con control de motores de corriente continua. 
Estos científicos innovadores propusieron sustituir el desacoplamiento del control 
con el control denominado “bang- bang”, que se reúne muy bien con la operación encendido-
apagado de la potencia de dispositivos semiconductores del inversor. Esta estrategia de 
control se conoce comúnmente como control directo del par (DTC) y desde 1985, ha sido 
continuamente desarrollada y mejorada por muchos otros investigadores [10]. 
 
 
2.2 Tipos de Control Aplicables a Servomotores de AC 
 
La necesidad de controlar el eje del servomotor, ha llevado a ingenieros e 
investigadores a desarrollar varios tipos de control, dependiendo del tipo de servomotor. Ya 
sea de corriente alterna o corriente directa y sus variaciones. 
 
2.2.1 Técnicas de Control Escalar 
 
Inversores de corriente 
 
Este método se basa en variar la tensión o la corriente, para mejorar la operación y 
formas de la onda de tensión en la salida del inversor. Tratando de reducir al mínimo los 
armónicos que genera el inversor en los transitorios y estacionarios del sistema de control. 
Algunos ejemplos son: 
 
Hasmukh Patel y Richard Hof [16], presentan métodos teóricos para la eliminar 
armónicos de las formas de onda del inversor, desarrollando métodos generalizados para 
eliminar un número fijo de armónicos en la forma de onda de salida de los inversores de 
medio puente y puente completo, y presentan soluciones para eliminar hasta cinco armónicos. 
Los armónicos de orden superior no eliminados pueden ser atenuados fácilmente usando 
filtros en la etapa de salida del inversor. 
 
Halas [17], muestra que el inversor de tres niveles tiene una estrategia óptima en 
todas las regiones de la velocidad, diferenciándose de la estrategia de dos niveles. El control 
óptimo desarrollado asegura unas pérdidas armónicas del motor mínimas para un número 
predeterminado de las conmutaciones de los inversores PWM de tres niveles y para un valor 
dado de la tensión del armónico fundamental. 
16 
 
 
 
Control Voltaje-Frecuencia (V/F) 
 
Con el control a lazo abierto del motor de inducción a frecuencia variable, se puede 
obtener un accionamiento a velocidad variable satisfactorio cuando el motor trabaja a valores 
estables del par, sin muchos requerimientos sobre la velocidad, la figura 4, muestra como el 
control de frecuencia de deslizamiento, utiliza un limitador y una ley de mando (frecuencia), 
a lo largo de la respuesta del motor, esta respuesta se manda al inversor para controlar el 
motor. Este tipo de control también se conoce como curent regulated pulse width modulation 
o simplemente (CRPWM) 
 
El par depende Igualmente del flujo del entrehierro y de la velocidad del motor, lo 
que complica el diseño del sistema de control en los motores de inducción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Control de Vel. V/F con regulación de la frecuencia del deslizamiento [10]. 
 
 
Ley de Mando 
Enc. 
𝑊𝑡
∗ 
+ 
- 
𝑊𝑟 
+ 
+ 
𝑊𝑟 
𝑊𝑠𝑡
∗ 
Inversor 
PWM 
I.M. 
Fuente 
de DC 
𝑊𝑠
∗ 
𝑉𝑠
∗ 
17 
 
Control del Deslizamiento: 
 
En esta técnica de regulación las referencias trifásicas de corriente, son comparadas 
con los valores instantáneos de las corrientes del motor. El error es la entrada a los 
reguladores de corriente y generación de PWM. Los reguladores de corriente y generación 
de PWM, pueden ser reguladores histéricos o reguladores proporcionales integrales (PI). En 
este caso se dice que el inversor de corriente está trabajando en modo de control de corriente, 
como lo muestra la figura 5. 
 
 
 
 
 
 
 
2.2.2 Técnicas de Control Vectorial 
 
Flujo Orientado o Control Vectorial 
 
Los accionamientos con servomotores de inducción requieren un buen 
comportamiento dinámico en un amplio rango de velocidades. Esquemas de control tales 
como el control de campo orientado (FOC) aplicado a los motores de inducción logran este 
objetivo a base de desacoplar la corriente del estator en dos componentes controlables 
independientemente, una de las cuales es responsable de la producción de flujo y la otra del 
par. 
 
Chang y Yeh [18], presentan un método de control de campo orientado sin sensores 
de la corriente del estator. Usan un estimador parcial de estado para estimar el par, corriente 
y un predictor de la tensión para predecir el vector de tensión del inversor "VSI". 
 
El método directo es mostrado en la Figura 6. La generación del vector de corriente 
depende de las señales de flujo del estator o del entrehierro. El flujo del entrehierro puede ser 
medido directamente por medio de sensores de efecto hall, o estimado por los valores de 
voltaje y corriente del estator. 
Figura 5. Inversor CRPWM con control de la Frec. del deslizamiento [10]. 
Regulador 
de 
Velocidad Generador 
de ondas de 
Referencia 
Generador de 
Funciones 
Enc. 
e 𝑊𝑡
∗ 
+ 
- 
𝑊𝑟 
𝑖𝑡
∗ 
𝑊𝑠
∗ 
+ 
+ 
 Generador 
de PWM 
𝑊𝑟 
𝑊𝑠𝑡
∗ 
Inversor 
PWM I.M. 
𝑖𝑐
∗ 
𝑖𝑏
∗ 
𝑖𝑎
∗ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ - 
- 
- 𝑖𝑎 
𝑖𝑏 
𝑖𝑐 
Fuente 
de DC 
18 
 
 
En el método directo .En este método la velocidad del rotor no es un requerimiento, 
para obtener la información del Angulo espacial del campo o flujo del rotor. 
 
En el método indirecto. El vector de la corriente se calcula con la medición de la 
velocidad del rotor y el valor de las referencias de flujo y par con las cuales se determina la 
frecuencia de deslizamiento, como lo muestra la figura 6.Figura 6. Control Vectorial por Campo Orientado. Método Directo (a) y Método Indirecto 
(b) [10]. 
Control por 
Campo 
Orientado 
Inversor I.M. 
Medición o 
Estimación del 
Vector de Flujo 
Enc. 
Voltaje 
Corriente 
Referencia 
de flujo 
Referencia 
de par 
Ѳ𝑠 
Control por 
Campo 
Orientado 
Inversor I.M. 
Calculo del 
deslizamiento 
Enc. 
Voltaje Corriente 
Referencia 
de flujo 
Referencia 
de par 
ℐ 
Ѳ𝑠 
(a) 
(b) 
𝑊𝑟 𝑊𝑠𝑖 
+ + 
19 
 
 
Control sin Sensores 
 
Actualmente han sido propuestos varios métodos para la estimación de la velocidad, 
utilizando el voltaje y la frecuencia del estator. En este tema se conoce como control de 
velocidad sin sensores (Speed Sensorless Control), en el cual se ha investigado. 
Estas técnicas se pueden clasificar: 
 
 Control de Velocidad en lazo abierto con compensación del deslizamiento. 
 
 Control a lazo cerrado con estimación de la velocidad. 
 
En el primer caso la velocidad sincrónica del motor se regula, mientras que la 
frecuencia del deslizamiento se utiliza solamente para compensar los cambios de la carga. 
Y el segundo caso, la velocidad del motor se estima y se utiliza como señal de 
retroalimentación a lazo cerrado. 
 
Control directo de par 
 
Se concentra principalmente en las variables del estator (corriente y tensión), estas 
dos variables se controlan mediante un control de histéresis, que activan interruptores del 
inversor. Estos interruptores normalmente son designados por tablas predeterminadas. 
Algunos ejemplos: 
 
 El trabajo presentado por Habetler, Divan [19], estudia un esquema de control 
directo de par usando inversores de modulación del ancho de pulso usando 
inversores de modulación del ancho de pulso, tal como el inversor de corriente 
continua. Una característica del método es que solo utiliza un sensor de 
corriente continua. 
 
 En el trabajo de M. Azab y M. Ahmed [20], se estudia las ventajas de acoplar 
el control directo de par a diferentes topologías de inversores, para ver el 
comportamiento de los motores de inducción a bajas y medianas revoluciones, 
así como las ventajas sobre el control vectorial o de campo orientado. 
 
 
20 
 
Para ello es necesario disponer de un modelo muy exacto del motor junto con una 
elevadísima capacidad de cálculo. 
 
 
El control directo de par, como lo muestra la figura 7. Le permite una respuesta 
dinámica mucho más rápida, que inclusive puede llegar a duplicar las prestaciones de los 
esquemas de control vectorial anteriores. 
 
Para determinar la secuencia de conmutación del inversor, el DTC. Utiliza las 
últimas tecnologías de los microprocesadores digitales de señal DSP, junto con circuitos de 
propósito específico, (ASIC), lo que le hace conseguir, velocidades elevadas de respuesta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Diagrama General del Control Directo del Par [10]. 
Selector 
del vector 
de voltaje 
Inversor I.M. 
Medición o 
Estimación del 
Vector de Flujo 
Enc. 
Voltaje 
Corriente 
+ 
- 
- 
+ 
Referencia 
de flujo 
Referencia 
de par 
21 
 
2.2.3 Técnicas de Control con Inteligencia Artificial 
 
La aplicación de redes neuronales artificiales y la lógica difusa se basa en la 
aplicación de reglas o algoritmos que no están relacionadas con el mecanismo, es decir se 
pueden inferir de acuerdo al comportamiento del motor y a su respuesta dinámica. 
 
El Ing. Gamal Mahmoud Ali Sowilam, presento en su tesis doctoral [20], la aplicación 
de redes neuronales artificiales en los sistemas de control vectorial y control directo de par 
(DTC), para una máquina de inducción. Esta tecnología, relativamente nueva, sirve para 
poder reemplazar eficientemente los equipos analógicos ya existentes. Para un sistema de 
control directo de par. El Ing. Gamal Ali, uso cuatro redes neuronales de tipo “Feedforward”. 
Para el control vectorial directo e indirecto se ha utilizado redes neuronales tipo FIRANN. 
"Finite Impulse Response Artificial Neural Network" para emular algunas partes de los 
sistemas de control vectorial tales como la estimación de comandos de referencia de corriente 
de las variables del sistema. El trabajo presentado por Bor-Ren Lin [21], Propone una red 
neuronal para obtener los estados de las interrupciones del inversor de tensión. Se usa un 
control de corriente por histéresis. La implementación y los resultados se llevaron a nivel 
simulación. Cabrera L. y Zinger [22] presentan cuatro algoritmos de entrenamiento para 
emular el sector del estator en un DTC. Los algoritmos para entrenamiento son el de retro 
propagación, modelo de neurona adaptable, filtro de kalman extendido y el de predicción 
recursiva paralela del error, como lo muestra la figura 8. 
 
 
Figura 8. Control Fuzzy en Software [9] . 
 
 
 
 
Controlador 
Difuso 
Transferencia 
de fase Inversor 
Calculo de 
Deslizamiento 
Control de 
Histéresis 
Limitador 
Carga 
Enc. 
I.M. 
e 𝑊𝑡
∗ 
+ 
- 
𝑊𝑟 
h 
𝑖𝑞𝑠
∗ 𝑖𝑎𝑏𝑐𝑠
∗ 
𝑖𝑑𝑠
∗ 
𝑖𝑞𝑠
∗ 
- 
+ 
𝑖𝑎𝑏𝑐𝑠 
𝑊𝑠𝑖 
𝑊𝑟 
+ 
+ 
Software Hardware 
22 
 
2.3 Controladores Comerciales y sus Características 
 
La automatización industrial, y un mercado tan competitivo como el actual, exige a 
las empresas proveedoras de este tipo de dispositivos, soluciones más flexibles para controlar 
diversos procesos con un solo dispositivo, es por eso que las empresas han desarrollado varios 
modelos de controladores, pero con la ventaja de que estos controlen al menos cinco modelos 
de servomotores. 
 
La mayoría de las marcas en el mercado han desarrollado una familia de controladores 
llamada (Flex) este tipo de controlador, puede controlar una gran gama de servomotores 
como de marcas, lo que la convierte en una solución poderosa y flexible de control del 
movimiento para servomotores lineales y rotativos. Entre las funciones estándar se incluyen: 
[23] 
 
 Accionamiento sin escobillas AC de eje único. 
 Gama de modelos con especificaciones de corriente continúa de 3 A, 6 A o 9 A. 
 Conexión directa a suministro monofásico de 115 V AC o 230 V AC, o trifásico de 
230 V AC. 
 Realimentación por codificador incremental, o resolver. 
 Control de velocidad y de corriente, con entrada de paso y dirección para control de 
posición. 
 Asistente de autoajuste (incluye bucle de posición). 
 Entradas digitales ópticamente aisladas (una entrada de habilitación y una entrada 
de propósito general). 
 Salida digital ópticamente aislada para indicar las condiciones de error. 
 Entrada analógica de uso general (puede ser utilizada como referencia de control de 
velocidad o de par). 
 Comunicaciones RS232 o RS485 (dependiendo del modelo) para configuración y 
diagnóstico. 
 
A continuación en la Tabla 3, se resumen las características más relevantes de algunos 
controladores comerciales para los servomotores de inducción. Los datos de las columnas se 
dividen en:, la marca y el modelo; el rango de voltaje, que oscila desde los 105V AC hasta 
los 230V AC; la potencia de salida, que oscila desde 0.05kw-250kw; la retroalimentación, 
donde podemos observar que la mayoría de las marcas utiliza el encoder incorporado en el 
servomotor; la sección de comandos analógicos, la utilizan muy pocas marcas, se basan 
principalmente en potenciómetros incorporados en el controlador, para poder variar la 
velocidad o el torque; los comandos digitales, que son parte del protocolo de comunicación 
para poder programar las variables a controlar; los tipos de control podemos observar que la 
mayoría de las marcas utiliza controles clásicos como (P, PI, PD, PID); la variable a controlar, 
donde podemos constatar que no todas las marcas tienen la variable de posición, que sería la 
más importante para un servomotor y finalmente en la escalabilidad, podemos verificar a que 
otros controladores o dispositivos industriales se puede acoplar el controlador. 
 
 
23En la Tabla 4, se resumen las características más relevantes de los servomotores 
comerciales de inducción. Los datos de las columnas se dividen en: el rango de voltaje, que 
oscila desde los 106V AC hasta los 460V AC; el torque continuo, que es la especificación 
del fabricante para trabajar el servomotor de forma continua; el torque máximo, donde este 
parámetro puede ser utilizado para emergencias o alguna característica que sea exigida por 
el mecanismo acoplado al servomotor. La sección de velocidad oscila entre 1000 y 6000 
revoluciones por minuto, en la última columna tenemos el parámetro de inercia, que es la 
fuerza requerida para poder empezar a moverse después de estar en un estado estacionario 
y está dada en Kg-𝑐𝑚2. 
 
 
 
24 
 
Controladores Comerciales y sus Características para Servomotores de Corriente Alterna de Inducción 
 
Tabla 3. Controladores Comerciales y sus Características para servomotores de corriente alterna de Inducción. 
Modelo y Marca Rango de 
Volate 
Potencia de 
Salida 
Retroalimentación Comandos 
Analógicos 
Comandos 
Digitales 
Tipo de 
Control 
Variable a 
Controlar 
Escalabilidad 
FIOO15A00 
(ABB) [23] 
1 o 3 FASES 
105-230 
VAC 
0.31kw-
0.69kw 
Universal Encoder 
Interface (10Bits) 
XXXX RS232F 
RS-485F 
PI, PID Torque 
Velocidad 
HMI 
MFE230A006 
(Baldor) [24] 
1 o 3 FASES 
105-230 
VAC 
0.63kw-
2.76kw 
Universal Encoder 
Interface (18Bits) 
XXXX Ethernet 
CAN Open 
PI, PID Torque 
Velocidad 
Posición 
Modbus Profinet 
ASD-A1023-AB 
(Delta) [25] 
1 o 3 FASES 
200-230 
VAC 
0.700kw-
1.00kw 
Universal Encoder 
Interface (10Bits) 
0 - ±10Vdc RS232F 
RS-485F 
PI Torque 
Velocidad 
Posición 
HMI 
TUBA20230I 
(ELMOMC) [26] 
1 o 3 FASES 
200-230 
VAC 
3.60Kw-
6.00KW 
Universal Encoder 
Interface (15Bits) 
0 - ±10Vdc CAN Open 
RS232F 
PI, FFW, 
PIP 
Velocidad 
Posición 
HMI Profinet 
COMANDERSK 
(Emerson) [27] 
3 FASES 
200-240 
VAC 
1.10Kw-45kw Universal Encoder 
Interface (12Bits) 
XXXX Ethernet PI Torque 
Velocidad 
Profibus DeviceNet 
CMMP-AS 
(Festo) [28] 
1 o 3 FASES 
200-230 
VAC 
0.25kw-
2.30Kw 
Universal Encoder 
Interface (12Bits) 
0 - ±10Vdc Ethernet 
CAN Open 
PI, PID Torque 
Velocidad 
Posición 
DeviceNet Modbus 
Profibus 
AMC12B 
(JVL) [29] 
3 FASES 
200-230 
VAC 
1.20kw-
2.76Kw 
Universal Encoder 
Interface (10Bits) 
0 - ±10Vdc RS232F 
RS-485F 
PI, PID Torque 
Velocidad 
Posición 
HMI 
MicroMater440 
(Siemens) [33] 
1 o 3 FASES 
105-230 
VAC 
0.12kw-
250kw 
Universal Encoder 
Interface (10Bits) 
XXXX RS-485F PID, VSD Torque 
Velocidad 
Posición 
SIMATIC 
MV2UA6AA 
(Yaskawa) [35] 
3 FASES 
2400 VAC 
2.4KVA Open Loop Vector 
Control 
XXXX Ethernet 
MODBUS 
PI, PID Torque 
Velocidad 
Posición 
MECHATROLINK 
I 
MECHATROLINK 
II 
 
25 
 
 Servomotores Comerciales de Inducción y sus Características 
Tabla 4. Servomotores de inducción Comerciales y sus Características. 
Modelo y Marca Rango de Volate Torque Continuo Máximo Torque Velocidad rpm´s Inercia Kg-
𝒄𝒎𝟐 
CM31300002001A 
(ABB) [36] 
 3 FASES 200-230 VAC 74.3 N-m 74.5 N-m 4000 0.124 
MFE230A006 
(Baldor) [24] 
 3 FASES 400-460 VAC 1.36 N-m 5.44 N-m 1000 0.18 
ECMA-C30401 S 
(Delta) [37] 
 3 FASES 200-230 VAC 1.36 N-m 5.44 N-m 4000 0.18 
ELNZ10BF1N1 
(ELMOMC) [26] 
3 FASES 200-230 VAC 3.0 N-m 9.1 N-m 3000 0.20 
089UDB305BACAA 
(Emerson) [38] 
3 FASES 200-230 VAC 8.02 N-m 23.9 N-m 3000 0.32 
EEMS-AS55 
(Festo) [39] 
3FASES 360 VAC 0.68 N-m 2.7 N-m 6600 0.22 
SGM-A3W3B4 
(JVL) [29] 
 1 FASE 100 VAC 0.095 N-m 0.29 N-m 3000 0.021 
MR-J2101A 
(Mitsubishi) [30] 
 3 FASES 200-230 VAC 0.64 N-m 1.90 N-m 3000 0.18 
R88M-GP10030H-BOS2 
(Omron) [40] 
 3 FASES 200-230 VAC 0.32 N-m 0.95 N-m 3000 0.051 
 MSMA042A1A 
(Panasonic) [32] 
 1 FASE 106 VAC 0.24 N-m 0.40 N-m 3000 0.034 
S-1FK7033 
(Siemens) [41] 
1 FASES 200-230 VAC 0.89 N-m 1.30 N-m 3000 0.25 
SGM-04V3B4 
(Yakasawa) [42] 
3 FASES 200-230 VAC 1.27 N-m 3.28 N-m 3000 0.191 
 
 
 
26 
 
A continuación en la Tabla 5, podemos observar algunos controladores desarrollados por investigadores y científicos, que 
normalmente, no llegan a ser comercializados, sino que son para uso de investigación y desarrollo de nuevas técnicas de control de 
servomotores, la mayoría de los controladores desarrollados, ya no utilizan tipos de control clásicos, como los son el (P, PI, PD y PID), 
y además no todos controlan las variables de velocidad, posición y torque. 
Tabla 5. Controladores desarrollados por científicos y sus Características para servomotores de corriente alterna de Inducción. 
Autores Rango de 
Voltaje 
Técnica de Control en el Inversor Base de Control Tipo de 
Control 
Variable a Controlar Año 
Feng-Fu Chen 
Sheng Nian 
Yeh [9] 
1 FASE 120 VAC 
/ 10 Amp. 
Flujo Orientado de Campo (Indirecto) Microprocesador Fuzzy Torque Velocidad Posición 1991 
Gilberto C. D. 
Bimal K Bose 
[43] 
3 Fases 230 VAC 
/ 13.4 Amp. 
Flujo Orientado de Campo (Indirecto) DSP Fuzzy Torque Velocidad 1994 
Ying-Yu Tzou 
(Tien-Sung 
Kuo) [44] 
1 FASE 120 VAC 
/ 5 Amp. 
Flujo Orientado al Rotor FPGA / DSP PI Torque Velocidad 1997 
Pawel 
Grabowski 
(M. 
Kazmierkowsk
i) [45] 
Simulación Control Directo de Par DSP Neuro Fuzzy Torque 1999 
Jingtao Tan 
Shanmei 
Cheng [46] 
3 Fases 220 VAC 
/ 6.2 Amp. 
Frecuencia Variable Integrado (555) P Torque Velocidad 2000 
Faa-Jeng Lin 
Chin Hong Lin 
[47] 
Simulación Control Orientado de Campo 
Control 
Computacional 
Neuro Fuzzy Torque Velocidad Posición 2001 
Chih Min Lin 
Chun-Fei Hsu 
[44] 
1 FASE 120 VAC 
/ 5.4 Amp. 
Flujo Orientado de Campo (Indirecto) 
Control 
Computacional 
Fuzzy Posición 2001 
Giuseppe 
Buja (M. 
Kazmierkowsk
i) [11] 
Simulación Control Directo de Par DSP Fuzzy Torque 2003 
K. A. Nigim 
S. Ahmed Zaid 
[48] 
3 Fases 400 VAC 
/ 13.4 Amp. 
Frecuencia Variable 
Control 
Computacional 
On/Off Velocidad 2003 
27 
 
2.4 Discusión 
 
2.4.1 Control de Motores de Inducción 
 
Los motores de inducción son ampliamente utilizados en la industria porque son más 
robustos y confiables, ya que son de fácil construcción y tiene una gran gama de potencias 
que va desde potencias fraccionarias hasta varios cientos de kW[10]. No como los motores 
de corriente continua, que solo están diseñados para baja potencia. Adicionalmente tienen 
un marco de referencia de rotación de forma sincrónica y métodos de control de vectores 
para simplificar el control de algoritmo, Ya que utilizando controladores de P.I.D. 
convencional, es muy difícil y complejo diseñar un servomotor AC de alto rendimiento. 
 
Para producir un controlador de alto rendimiento para un servomotor AC, 
Investigaciones anteriores han sugerido el uso de un microprocesador de un solo chip más 
barato para obtener un rendimiento similar a la de un multiprocesador o procesador de señal 
digital (D.S.P.). 
 
Una lógica difusa, está compuesta de reglas de la relación insumo-producto y estas 
reglas simples pueden hacer frente a situaciones vagas y complejas, Como lo son la mejora 
de los armónicos en la corriente y la pérdida de conmutación. 
 
2.4.2 Dispositivos de medición en los servomotores 
 
La medición, tiene un problema en la detección absoluta de la posición del rotor para 
la conmutación eléctrica. El problema se puede resolver mediante el acoplamiento de un 
codificador incremental para el imán permanente. 
 
Sin embargo, los servomotores AC de imanes permanentes, requieren la posición del 
rotor, los dispositivos que hacen posible la medición de la conmutación eléctrica. Re 
solucionadores, sensores de polo, o encoders absolutos, se utilizan generalmente como los 
dispositivos de medición, para la posición absoluta del