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Apresentação TCC - Pendulo invertido

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Wallace dos Reis

on 18 January 2013

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Transcript of Apresentação TCC - Pendulo invertido

PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLADOR LINEAR MODERNO PARA SISTEMA NÃO LINEAR DO PÊNDULO INVERTIDO Wallace Pereira Neves dos Reis
Thiago Vinciprova Chiesse de Andrade
Roberta Elena Ferreira Monteiro Orientador: Prof. MSc. André Tomaz de Carvalho 5 de novembro de 2012 INTRODUÇÃO CONCEITO E JUSTIFICATIVA Problema clássico estudado na engenharia; Semelhante a diversos sistemas reais complexos; Avaliação do controle em tempo real; APLICAÇÕES LANÇAMENTO DE FOGUETES CONTROLE DE OSCILAÇÃO CONTROLE DE ABALO SÍSMICO SEGWAY HIPÓTESES É possível controlar o sistema com um controlador no espaço de estados implementado em LabVIEW? É possível controlar o sistema com um controlador PID implementado em LabVIEW? A resposta do potenciômetro como sensor de posição da haste é satisfatória? O modelo matemático com uma entrada e uma saída permite um controle eficaz do sistema? OBJETIVOS Implementar um controlador capaz de atender às especificações do sistema; Estudo de técnicas de controle clássico e moderno; Utilização de softwares amplamente aplicados na Engenharia; METODOLOGIA Pesquisa Bibliográfica Experimentação prática em laboratório Análise dos resultados obtidos MODELAGEM MODIFICAÇÕES NO
PROJETO ORIGINAL Modificação na fixação dos trilhos; Modificação na fixação do potenciômetro no carro; Instalação de pés de altura ajustável; Mudança do modelo da haste; MODELAGEM DO PENDULO Parâmetros já conhecidos; Ensaio para a obtenção dos parâmetros; Atrito do eixo, coeficiente de amortecimento, frequência natural do movimento oscilatório; MODELAGEM DO CONJUNTO
CARRO-MOTOR Medição da tensão injetada no motor; Medição da resposta do encoder do motor; ANÁLISE DA FUNÇÃO
DE TRANFERÊNCIA MODELAGEM EM ESPAÇO
DE ESTADOS PROJETO DO CONTROLADOR RESULTADOS É possível controlar o sistema com um controlador no espaço de estados implementado em LabVIEW? RESPOSTA: O controle pleno não é possível. É possível controlar o sistema com um controlador PID implementado em LabVIEW? RESPOSTA: Para o controle pleno, é necessária a medição do sinal do encoder do motor, para termos o referencial de posição. A resposta do potenciômetro como sensor de posição da haste é satisfatória? RESPOSTA: Parcialmente satisfatória, pois apresenta uma flutuação constante no valor da tensão, além do desgaste com o uso. O modelo matemático com uma entrada e uma saída permite um controle eficaz do sistema? RESPOSTA: Não. Uma melhor implementação do controle necessita de multiplas entradas, ou seja, do sinal de posição angular da haste e do sinal de posição do carro. ANTES DEPOIS ANTES DEPOIS DEPOIS ANTES DEPOIS ESCOLHA DO POTENCIÔMETRO ANTES DEPOIS SPECTROL-357 CP-30 SPECTROL-357 CP-30 CONCLUSÕES CONSIDERAÇÕES FINAIS Estudo do Controle Moderno Aplicação dos conhecimentos
agregados de diversas disciplinas do curso LabVIEW e MATLAB Identificação da
Função de transferência da planta SUGESTÕES PARA O FUTURO Melhora no acoplamento do potenciômetro e do eixo ao carro; Utilização de um encoder como sensor de posição da haste; Utilização de uma placa de aquisição de dados para os encoders; Implementar um controlador de múltiplas entradas e saída única (MISO); Projeto do controlador de swing up da haste; Projetar controladores não-lineares, como lógica fuzzy e redes neurais; AGRADECIMENTOS OBRIGADO PELA ATENÇÃO! PERGUNTAS? Medição da variável Comparação entre o valor medido e o valor de referência Ação de controle sobre o erro Atuação no sistema MEDIÇÃO DO ÂNGULO Tensão no potenciômetro = 5,1 Volts. Conversão do sinal de tensão em posição - ângulo [radianos]: - São medidos os valores de tensão em ângulos determinados. A equação de conversão do sinal é embarcada no LabVIEW, assim como a conversão de ângulo em graus para radianos. CONTROLADOR PID CONTROLADOR NO ESPAÇO DE ESTADOS CONTROLADOR NO ESPAÇO DE ESTADOS CONTROLADOR NO ESPAÇO DE ESTADOS COMUNICAÇÃO SERIAL COM O DRIVER DE POTÊNCIA CONTROLADOR PID Algoritmo de controle básico Cálculo dos ganhos através do modelo matemático Simulação dos ganhos calculados e ajuste da resposta Alocação dos pólos do sistema através de uma matriz de ganho de realimentação. Cálculo da matriz de ganho de realimentação: Comando ACKER no MATLAB Conversão do modelo de Função de Transferência no Espaço de Estados no MATLAB Driver de potência recebe uma string de entrada com um intervalo de 1 a 9999. Ação de controle varia em um intervalo de valores positivos e negativos. 0,04 V = 1,4° Wallace Reis - wallace.reis@ifrj.edu.br
Thiago Vinciprova - thiago.andrade@mettarj.com.br
Roberta Monteiro - roberta.monteiro@petrobras.com.br


Prof Orientador: André Tomaz - andre.carvalho.eng@gmail.com
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