Sistema Pêndulo + Hélice: Controle De Posição - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Este experimento foi desenvolvido como trabalho prático da disciplina "Eletrônica Industrial" no primeiro semstre de 2018, pelos alunos Eduardo Coelho en Rodrigo Sousa, doen curso de engenharia Aeroespacial aan Universidade Federal de Minas Gerais.

O "Sistema pendulo + hélice: control de posição" buscou uma abordagem prática de técnicas de control para posicionar um pêndulo a partir de uma posição de referência setada. Esse controle de posição het feit dat u gebruikmaakt van controles dos seguintes tipos: liga/desliga, proporcional (kp), en proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). Finalmente, foi observado and influência dos diversos tipos de control, en een dificuldade op sintonia de controladores.

Stap 1: Seleção De Componentes E Materiais

Para construção do projeto, foram utilizados:

Eletronica

2 Potenciômetro's (R$1, 90)

1 Transistor Mosfet IRF1404 (R$8, 00)

1 Arduino uno (R $ 34, 90)

1 Batterij Lipo (3,7 V) (R$ 15, 00)

Cabos-connectoren (R$ 5, 00)

1 weerstand van 100 mili ohm (R$0, 20)

1 Motor DC 3.7V 48000RPM (R$4, 00)

Materiais

Madeira balsa (met spoed)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita isolante

cola

uitrustingen

Serra

Furadeira

Klant totaal: R$ 70, 00 (ongeveer)

Stap 2: Montagem Do Sistema

Een montage met veel meer eenvoudige elementen, met een speciale functie voor een aantal onderdelen van de waarneming: de transistor MOSFET. Seu manuseio deve ser cuidadoso, uma vez que a estática do próprio corpo é capaz de o danificar, se um de seus terminais andtrar em contato com o corpo humano.

Lembrete: O potenciômetro de referência, no desenho, na verdade se encontra na haste do pêndulo, en varia com a descida e subida do mesmo.

**Dificuldades construtivas/Dica's:

Een basis voor experimento, foi fabricado em MDF com corte a laser, en een escala de graus também foi gavada com laser.

O motor, acoplado na ponta do pêndulo, foi 'emendado' com fita crêpe en pedaços de madeira para que a hélice, oa girar, não encostasse na madeira en pudesse gerar empuxo corretamente.

Er moet haast worden gemaakt om voldoende te zijn voor de motor en om voldoende te zijn. (braço de alavanca).

Het is belangrijk om de batterij van de Arduino te gebruiken. Sem isso o sistema não liga.

Stap 3: 1. Sistema De Controle De Posição Liga/Desliga

Na primeira estratégia de controle utilizada, inspiratie voor experimentele semelhantes, foi implementado um control que, een partir da referência (do potenciômetro de referência) en da medição da posição posiçoo do pêndulo, ligava o motor caso ele estive de refersse sua posição ultrapassasse a mesma. Voorbeeld:

Het is een referentie naar een referentie van 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O sistema liga o motor e o braço sobe;

Een nova medição da posição do braço indica 50º;

O sistema desliga o motor e o braço desce;

Mede-se novamente o braço desceu para 35º;

O sistema liga o motor e o braço sobe.

E assim a posição do pêndulo é controlada por um "liga/desliga", deixando o sistema oscilante como pode ser visto no grafico. Geen video, é possível observar of funcionamento oscilante.

O codigo comentado esta disponivel para download.

Stap 4: 2. Controle Proportioneel

Geen controlemechanisme, een controlemechanisme (tração do motor controlada por PWM) é proporcional oa valor do erro: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição é comparado com o ângulo desejado e quale este erro een potencia fornecida oa motor. Por isso, conforme of braço se aproxima da posição desejada, a tração do motor é diminuida. Isso proporciona uma subida um pouco mais suave do que no sistema e desliga, porém também acarreta um erro em regime permanente (o braço se estabiliza em uma posição um pouco abaixo da desejada)

No código, por simplicidade, o erro é medido em graus en ação de controle é um um número de 0 a 255, porém não ha problema pois pode-se mudar a constant para corrigir este erro.

O codigo esta disponivel voor downloaden.

Stap 5: 3. Controle Proporcional-Integrale Derivativo

No sistema PID, ação de controle leva em consideração 3 kenmerken van fouten:

1- (Parcela Proporcional)O valor do erro assim como no control proporcional.

2- (Parcela Integral) Een soma dos valores de erro ao longo do tempo. Quanto maior of tempo em que há um valor de error, maior a contribução dessa parcela para ação de control.

3- (Parcela Derivativa) Een variação instantânea do erro. Quanto mais o erro varia no tempo, maior é a contribuição dessa parcela.

Com as constantes certas, of controle PID proporciona uma subida suave até o ângulo desejado e, devido a parcela integral, corrige qualquer erro em regime permanente.

O código está disponível para download.