Desenvolvimento de um Observador de Estado e de Forças de Perturbação Para Sistemas Servopneumáticos
A pneumática é uma das tecnologias de acionamento, juntamente com a hidráulica e a eletromecânica, mais utilizadas na indústria por constituir uma solução compacta e de baixo custo. A tecnologia pneumática é, principalmente, empregue em tarefas de manipulação e montagem. Apesar das suas vantagens, o...
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| Format: | Dissertation |
| Language: | Portuguese |
| Published: |
ProQuest Dissertations & Theses
01-01-2015
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| Subjects: | |
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| Summary: | A pneumática é uma das tecnologias de acionamento, juntamente com a hidráulica e a eletromecânica, mais utilizadas na indústria por constituir uma solução compacta e de baixo custo. A tecnologia pneumática é, principalmente, empregue em tarefas de manipulação e montagem. Apesar das suas vantagens, os sistemas servopneumáticos apresentam alguns inconvenientes, nomeadamente no controlo de posição, devido à sua natureza fortemente não linear.Este trabalho contribui para a resolução deste problema através do desenvolvimento de um observador de estado e de forças de perturbação. Este trabalho encontra-se dividido em duas partes. Na primeira é apresentada a modelação do sistema servopneumático sobre o qual este trabalho incide. É apresentado um modelo para as servoválvulas de três orifícios, baseado na norma ISO 6358; para modelação do atuador pneumático são apresentados dois modelos, um mecânico e um termodinâmico, que constituem o modelo não linear do atuador; para a modelação da força de atrito é utilizado o modelo de LuGre. Também nesta parte é feita a síntese de diversos controladores lineares que, por induzirem oscilações indesejáveis no sistema, inviabilizam a sua utilização. É ainda estudado o uso de um controlador não linear de estrutura variante baseado na separação entre a dinâmica de pressões e de movimento. No entanto a sua utilização é desaconselhável pois as incertezas na massa móvel e nas forças de perturbação levam a uma ação de controlo extremamente ativa.Na segunda parte deste trabalho é desenvolvido um observador de estado e de forças de perturbação com o intuito de compensar as incertezas existentes no sistema servopneumático. O observador consegue estimar corretamente a posição, a velocidade e a aceleração do atuador e as forças de perturbação que possam existir no sistema em estudo. As estimativas dadas pelo observador são fornecidas a um novo controlador não linear que as utiliza com o objetivo de cancelar o efeito das forças de perturbação no sistema. Os resultados obtidos em simulação comprovaram um bom desempenho do sistema controlado, atingindo-se um erro de posição, em regime permanente, inferior à centésima do µm no posicionamento de uma carga que pode variar entre 2.69 kg e 13.1 kg. São obtidos bons resultados no seguimento de uma trajetória de movimento, com erros na ordem da centésima do milímetro. No entanto, sempre que o controlador não linear possui uma ação integral, o sistema apresenta um ciclo limite. |
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| ISBN: | 9798382173344 |