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Título: Aplicação do controle preditivo generalizado em sistemas mecânicos
Título(s) alternativo(s): Application of generalized predictive control in mechanical systems
Autor(es): Taketa, Erik
Orientador(es): Molina, Fabian Andres Lara
Palavras-chave: Mecânica
Controle automático
Engenharia mecânica
Mechanics
Automatic control
Mechanical engineering
Data do documento: 5-Mar-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Cornelio Procopio
Citação: TAKETA, Erik. Aplicação do controle preditivo generalizado em sistemas mecânicos. 2018. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Parará, Cornélio Procópio, 2018.
Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo teórico experimental e simulado sobre a aplicação do Controle Preditivo Generalizado em sistemas mecânicos. Os sistemas mecânicos abordados neste trabalho são uma estrutura massa-mola-amortecedor de um grau de liberdade e um mecanismo paralelo planar de dois graus de liberdade. A bancada experimental da estrutura constitui-se de uma plataforma de alumínio sustentada por vigas flexíveis de aço inoxidável. A estrutura foi submetida a pequenas excitações com auxílio de um martelo de ensaio e a resposta foi obtida mediante ao uso de um acelerômetro. A partir da obtenção das medições foi possível obter a função de resposta em frequência para a identificação dos parâmetros da estrutura. Com os parâmetros da estrutura determinados, foi realizado o controle ativo de vibrações utilizando o controle preditivo generalizado e comparado com o controle obtido pelo regulador linear quadrático. Por outro lado, o modelo dinâmico completo do mecanismo foi obtido mediante o princípio de Lagrange. Um controle de posição para rastreamento de trajetórias foi implementado no mecanismo utilizando o Controle de Torque Computado e os resultados utilizando controle preditivo generalizado foram comparados aos obtidos com controle PID. Os resultados demonstram a eficiência do controle preditivo generalizado e suas vantagens potenciais sobre os outros controladores submetidos à comparação. A análise e os resultados de desempenho dos controladores foram realizadas computacionalmente mediante aos softwares Matlab® e Simulink.
Abstract: The present contribution presents a theoretical, experimental and simulated study on the application of Generalized Predictive Control (GPC) in mechanical systems. The mechanical systems discussed in this work are a mass-spring-damp structure of one degree of freedom and a parallel planar mechanism of two degrees of freedom. The experimental structure consists of an aluminum platform supported by flexible beams of stainless steel. The structure was subjected to small excitations using a test hammer and coupled with an accelerometer to acquire data. From the measurements obtained it was possible to establish the Frequency Response Function to identify the parameters of the structure. With the structure parameters established, the active vibration control was performed using the GPC and compared to the LQR control. On the other hand, the complete dynamic model of the mechanism was obtained using the Lagrange principle. A position control for trajectory tracking was implemented in the mechanism using the Computed Torque Control and the results using GPC were compared to those obtained with PID control. The results demonstrate the efficiency of the GPC and its power advantages over the other controllers submitted to the comparison. The analysis and the results of the controllers performance were carried out computationally by using softwares Matlab® e Simulink.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4541
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