Este trabalho apresenta a modelagem matemática e a estratégia de controle de posição de um atuador pneumático para uma dada aplicação em um equipamento florestal, através de tratamentos teóricos, simulações numéricas e testes experimentais. Tal mecanismo é utilizado para acionamento de uma ferramenta e está inserido em um projeto executado pela Unijuí Campus Panambi, oriundo de uma parceria entre a Associação IPD e a CELPE (Companhia Energética de Pernambuco), desenvolvido no âmbito do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico do Setor de Energia Elétrica regulado pela ANEEL (código ANEEL PD-0043-0311/2011). Atuadores pneumáticos são sistemas muito atrativos para diversas aplicações, em especial na robótica, porque eles têm a vantagem de baixo custo, leveza, durabilidade e são limpos quando comparados com os atuadores hidráulicos, também possuem facilidade de manutenção, têm boa relação força/tamanho e flexibilidade de instalação, e além disso o ar comprimido está disponível na maioria das instalações industriais. Em despeito dessas vantagens, sistemas de posicionamento pneumático possuem algumas características indesejáveis as quais limitam o uso destes em aplicações que requerem uma resposta precisa. Estas características indesejáveis derivam da alta compressibilidade do ar e das não-linearidades presentes em sistemas pneumáticos, tais como o comportamento não linear da vazão mássica nos orifícios da válvula e sua zona morta, além do atrito nas vedações do cilindro linear. A modelagem matemática como estratégia de pesquisa empregada nos mais variados campos do conhecimento tornou-se uma importante ferramenta para fins de simulações computacionais utilizadas em análises de comportamento das variáveis de estado do sistema. Devido à necessidade de um modelo matemático adequado contendo explicitamente o comportamento não linear da vazão mássica nos orifícios da servoválvula, a dinâmica das pressões nas câmaras do cilindro, o movimento do êmbolo do cilindro e a dinâmica do atrito, obteve-se um modelo matemático não linear de 5ª ordem, derivado do estudo de modelos matemáticos utilizados anteriormente em acionamentos pneumáticos. Com base no modelo não linear adotado é implementada uma estratégia de controle clássico. Os parâmetros da zona morta e do atrito foram obtidos experimentalmente e encontram-se descritos detalhadamente no decorrer deste trabalho. O modelo adotado foi validado em testes experimentais em malha aberta e fechada com planejamento da trajetória polinomial sem e com a compensação da zona morta, estes resultados são apresentados por meio de gráficos que ilustram as características do modelo, comparando o comportamento experimental do atuador com os resultados da simulação computacional. Esta pesquisa contribui para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de equipamentos pneumáticos. / 108 f.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-20T16:30:05Z No. of bitstreams: 1 154263.pdf: 2070809 bytes, checksum: d30ad738420a55cbcaaffc4acdbce07b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T16:30:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 154263.pdf: 2070809 bytes, checksum: d30ad738420a55cbcaaffc4acdbce07b (MD5) Previous issue date: 1980-09 / FINEP / É desenvolvido um modelo matemático não-linear, para descrever a resposta dinâmica de uma classe de atuadores pneumáticos. Estudos paramétricos são realizados utilizando a simulação digital. São usados tipos diferentes de sinais de entrada, para o acionamento do atuador pneumático. É construído um modelo linear, que é comparado com o modelo não-linear. Estratégias e recomendações de projeto são descritas para assistir o projetista na seleção dos parâmetros geométricos desta classe de atuadores. O modelo pode ser facilmente estendido e adaptado para sua utilização em outros tipos de atuadores sob diferentes configurações. / A non-linear mathernatical model is developed to describe the dynarnic response of a class of pneumatic actuators. Pararnetric studies were conducted using digital simulation. Different types of input signals were used to actuate the pneurnatic servo. A linearized rnodel is constructed and compared with the non-linear model. Design strategies and recomendations are reported to assist the designer in selecting the geometric parameters of that class of actuators. The rnodel can be easilly extended and adapted to suit other types of actuators.