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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29385| Título: | Estudo de técnicas de controle aplicadas ao problema de estabilização de um pêndulo invertido |
| Título(s) alternativo(s): | Study of control techniques applied to the problem of stabilization of an inverted pendulum |
| Autor(es): | Santos, Thiago Felipe da Silva |
| Orientador(es): | Iossaqui, Juliano Gonçalves |
| Palavras-chave: | Sistemas lineares de controle Equações de movimento Estabilidade Linear control systems Equations of motion Stability |
| Data do documento: | 14-Jun-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | SANTOS, Thiago Felipe da Silva. Estudo de técnicas de controle aplicadas ao problema de estabilização de um pêndulo invertido. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2022. |
| Resumo: | O pêndulo invertido é um sistema extensivamente usado para estudar estabilidade e desempenho de técnicas de controle. O pêndulo invertido é um sistema não linear instável e subatuado. O sistema é não linear e instável devido a sua dinâmica e subatuado pois a atuação ocorre de forma indireta. O objetivo deste trabalho foi o estudo de técnicas de controle utilizadas para resolver o problema de estabilização do pêndulo invertido. Para isso, foram estudadas inicialmente as limitações das técnicas de controle baseadas em modelos linearizados. Essa investigação envolve a obtenção do modelo não linear, do respectivo modelo linearizado e a aplicação de técnica de controle linear. A teoria de controle diz que o controlador linear fornece o melhor desempenho possível para o sistema linearizado. Contudo, quando aplicado a um sistema não linear deve funcionar somente em uma região próxima ao ponto de linearização. Após o estudo da técnica linear de controle e suas respectivas limitações, foi estudada a técnica não linear de controle por modos deslizantes e suas limitações. Os resultados obtidos mostram que uma das limitações da técnica linear de controle baseada no controlador linear é a necessidade de reprojeto quando os parâmetros físicos do pêndulo invertido são alterados, bem como a necessidade de linearização das equações de movimento, algo que nem sempre é possível realizar. No caso da técnica não linear por modos deslizantes, observou-se que não é possível controlar duas variáveis simultaneamente, porém a vantagem de utilizar essa técnica é que não há necessidade de realizar a linearização das equações de movimento. |
| Abstract: | The inverted pendulum is an extensively used to study stability and performance of control techniques. The inverted pendulum is an unstable and underactuated nonlinear system. The system is nonlinear and unstable because of its dynamics and underactuated because actuation occurs indirectly. The objective of this article was to study control techniques used to solve the stabilization problem of the inverted pendulum. To do this, initially the limitations of control techniques based on linearized models were studied. This involves acquiring the nonlinear model, the respective linearized model and applying the linear control technique. Control theory says that the linear controller provides the best possible performance for the linearized system. However, when applied to a nonlinear system it should work only in a region close to the linearization point. After the study of the linear control technique and its respective limitations, the nonlinear control technique of sliding modes and its limitations were studied. The results obtained show that one of the limitations of the linear control technique based on the linear controller is the need for redesign whenever the physical parameters of the system are altered, as well as the need to linearize the movement equations, which is not always possible. In the case of the nonlinear control technique of sliding modes, it was observed that this method does not allow for the control of two variables simultaneously, however the advantage in using this technique is that there is no need to linearize the movement equations. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29385 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia Mecânica |
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