Sintonía fuzzy adaptativa de reguladores PI, PD y PID aplicados a aerogeneradores

Resumen

El control de paso (pitch) o del ángulo de las palas es un elemento esencial en aerogeneradores de gran escala que operan por encima de la velocidad nominal del viento, donde mantener una potencia de salida estable limitando al mismo tiempo las cargas estructurales representa un desafío crítico. Este trabajo aborda este problema mediante la comparación de tres configuraciones basadas en lógica difusa con método de inferencia Mamdani que, en función del error de velocidad del generador y su derivada temporal, ajustan dinámicamente las ganancias de controladores proporcional-derivativo, PD, proporcional-integral PI y proporcional-integral-derivativo PID, aplicados a la regulación colectiva del ángulo de paso (CPC) una turbina eólica IEA 15 MW, operando en la Región 3 (velocidad de viento nominal). El modelo aeroelástico de la turbina se implementa en el software de referencia de NREL OpenFAST en co-simulación con MATLAB/Simulink. Cada configuración se evalúa mediante cuatro índices normalizados que capturan la precisión en el seguimiento de velocidad, la calidad de regulación de potencia, las cargas torsionales del eje y el esfuerzo del actuador de paso, combinados en una función de coste global.