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Título: Construção, instrumentação e controle de um bola viga modificado utilizando controle seguidor com realimentação de estados e atribuição de autoestrutura completa em tempo real
Título(s) alternativo(s): Construction, instrumentation and control of a modify ball and beam using tracking system with state feedback and entire eingenstruction assignment in real-time
Autor(es): Niro, Lucas
Orientador(es): Montezuma, Marcio Aurelio Furtado
Palavras-chave: Controladores PID
Algorítmos genéticos
Processamento eletrônico de dados em tempo real
PID controllers
Genetic algorithms
Real-time data processing
Data do documento: 19-Set-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Cornelio Procopio
Citação: NIRO, Lucas. Construção, instrumentação e controle de um bola viga modificado utilizando controle seguidor com realimentação de estados e atribuição de autoestrutura completa em tempo real. 2016. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Parará, Cornélio Procópio, 2016.
Resumo: Esta dissertação apresenta a construção, a instrumentação e o controle de um bola viga modificado utilizando controle seguidor com realimentação de estados e atribuição de autoestrutura completa. Neste trabalho um sistema de aquisição sem fio junto a uma placa de aquisição é utilizado em um bola viga, com o intuito de realizar uma plataforma para testes para estudo de novas técnicas de controle em tempo real. Sendo assim, a bola é substituída por um carro com um microcontrolador embarcado, desse modo possibilitando a utilização de um encoder linear como sensor de posição e permitindo transmissão da posição via RF. A plataforma construída apresenta dois tipos de acionamentos, sendo um servomotor RC e um motor CC, ambos atuadores foram utilizados para controlar a planta. O modelo matemático do bola viga é obtido através das equações de Newton-Euler e são simplificadas a partir de hipóteses. O sistema é controlado utilizando a técnica de hardware-in-the-loop com o MATLAB/Simulink®. Os autovalores são encontrados a partir de um algoritmo genético que limita a ação de controle a faixa pré-estabelecida. Primeiro o servomotor RC é utilizado para controlar o sistema e verificar o modelo matemático. Para o segundo atuador foram utilizadas duas técnicas de controle sendo o PID e o cascata para controlar a posição do motor CC. Para ambos os atuadores os resultados obtidos foram satisfatórios apresentando uma acuracidade adequada.
Abstract: This dissertation presents the construction, instrumentation and control of a modify ball and beam system, using tracking control with state feedback and complete eigenstructure assignment. In the present contribution, an acquisition system with wireless transmission and an acquisition board are coupled to an experimental ball and beam system in order to build a test bed for new advanced control strategies in real time. For this purpose, a cart substitutes the ball with an embedded microcontroller enabling the use of a linear encoder to measure the position and this is transmitted wirelessly. The built platform has two types of actuation, a servomotor RC and a DC motor. Both actuators were used to control the plant. The mathematical model of the ball and beam is obtained by the equations of Newton-Euler and is simplified based on hypotheses. The system is controlled using the hardware-in-the-loop technique with MATLAB / Simulink®.The eigenvalues are found using a genetic algorithm that limits the control action in a pre-established range. First the RC servomotor is used to control the system and to verify the mathematical model. On the second actuator two technics were used to control the position of the DC motor, the first one is the PID and the other is the cascade control. For both actuators the results obtained were satisfactory and provide sufficient accuracy.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4530
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