Estudio y simulación de un sistema de transporte rápido mediante la levitación magnética en suspensión electrodinámica (MAGLEV - EDS)

En las últimas décadas los sistemas de levitación magnética han sido objeto de muchos estudios, dadas sus posibles aplicaciones en los diversos sistemas dinámicos y en sistemas de vibraciones; el hecho de saber que un objeto levitado magnéticamente no presenta problemas graves de fricción (sólo con el aire), ha hecho que un amplio número de científicos se interesen por este tipo de sistemas y aplicarlos sobre todo en el área de transporte (trenes de levitación magnética) ya que esta tecnología permite altas velocidades, mayor eficiencia de energía, impacto ecológico reducido y es independiente de los combustibles fósiles. Al desarrollar este trabajo; ubicado en la línea de investigación de vehículos rápidos e inteligentes, es aplicada el proyecto de tesis al sistema de levitación magnética en suspensión electrodinámica – EDS para la vía existente entre las ciudades de Puno y Juliaca con la finalidad de acortar el tiempo de viaje entre estas dos ciudades, de tal forma que exista mayor comunicación en menor tiempo entre las mismas, debido a la alta fluidez de personas que se movilizan entre las dos ciudades; para lo cual se hace un estudio de las tecnologías existentes para este sistema con el cual demostramos la levitación magnética generada por las fuerzas de repulsión electromagnética de los electroimanes de corriente regulable que se hallan en la vía (carriles en la parte lateral del camino de guiado) y en el Vehículo (chasis o plataforma) que permiten mantener al vehículo flotando a un aproximado de 15cm. de la vía realizado por los rápidos cambios de polarización de las bobinas; es controlado con un sensor de distancia o hueco de aire entre éstos que se encarga de regular la distancia de flotación variando la corriente eléctrica que activa el electroimán.
Partiendo de las referencias propuestas en este trabajo se demuestra que la aplicabilidad de dicha expresión es general y se deriva de las ecuaciones de Maxwell y London. Esta expresión, aunque deducida en el caso de exclusión total de campo magnético o estado Meissner, permite también tratar casos de penetración parcial de campo magnético o estado mixto superponiendo a la fuerza Meissner la fuerza que ejerce la imanación del propio superconductor.
Luego del estudio, análisis de los conceptos de superconductividad y levitación magnética, se desarrolla el modelo matemático, este tipo de sistema es altamente no lineal y es muy utilizado en tecnologías aeroespaciales, industrias y aplicaciones académicas, el modelo es linealizada sobre puntos de operación y se presenta la implementación de un control no lineal que trata de lograr estabilizar al sistema en lazo cerrado. Se realiza el análisis de estabilidad, se implementa el control no lineal en lazo cerrado, un control PID y una compensación neuronal, donde la red neuronal hace la función de compensador para eliminar las incertidumbres y otras dinámicas no modeladas(obteniendo mejor desempeño el controlador PID-red neuronal). Teóricamente, el control no lineal-red neuronal no presenta errores en estado estacionario mientras que el control PID presenta errores en estado estacionario que se refleja en la posición final del objeto levitador. Finalmente, la simulación del sistema es solo con el controlador PID con Matlab-Simulink, no lineal y la compensación con redes neuronales se deja para otra investigación por ser compleja y nueva en este tipo de sistemas.

Quispe Huarahuara, DonnyChura Acero, Julio Fredy ; Chura Acero, Julio Fredy ; Chura Acero, Julio Fredy - - Puno : Universidad Nacional del Altiplano. Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica, Electrónica y Sistemas. Escuela Profesional de Ingeniería de Mecánica Eléctrica - 2011
Para Optar el Titulo Profesional de: Ingeniero Mecánico Electricista