Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2011. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-22T19:33:16Z No. of bitstreams: 1 Modelagem e controle de atuadores robóticos e veículos subaquáticos não tripulados.pdf: 2108153 bytes, checksum: 01646a2e791884ffca750c5291ce8bd1 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-03T19:14:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Modelagem e controle de atuadores robóticos e veículos subaquáticos não tripulados.pdf: 2108153 bytes, checksum: 01646a2e791884ffca750c5291ce8bd1 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-03T19:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Modelagem e controle de atuadores robóticos e veículos subaquáticos não tripulados.pdf: 2108153 bytes, checksum: 01646a2e791884ffca750c5291ce8bd1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Esta dissertação trata da modelagem e do controle de um atuador robótico e de veículos subaquáticos não tripulados. Primeiramente o trabalho compara e valida experimentalmente dois modelos de atrito existentes na literatura (LuGre e Gomes). Desenvolve-se um controle de posição baseado em estrutura variável para o atuador robótico do tipo harmonic-drive. Simulações são realizadas a fim de verificar a robustez do controlador perante a variação paramétrica em comparação com o controle proporcional, integral e derivativo (PID). Resultados experimentais das aplicações dos controles são obtidos mostrando desempenhos muito próximos aos de simulação. Posteriormente é feito um estudo sobre veículos subaquáticos não tripulados (Tatuí e Nerov). A modelagem cinemática é descrita por ângulos de Euler e a modelagem dinâmica inclui a interação da estrutura mecânica do veículo com o meio aquático e a ação dos propulsores. Desenvolve-se um sistema de controle de posição e orientação utilizando estrutura variável. Resultados de simulação ilustram as características do controlador com incertezas paramétricas e correntes oceânicas em comparação com o PID usando a estratégia de linearização por realimentação. / The subject of this dissertation is the modeling and control of a robotic actuator and also of unmanned underwater vehicles. Firstly, it compares and experimentally validates two friction models (LuGre and Gomes). A position control based on a variable structure is developed for the harmonic-drive type of robotic actuator. Simulations are performed to verify the robustness of the controller against the parametric variation and to compare to the proportional, integral and derivative control (PID). Experiments then show results similar to those from simulations. Later, we a study about unmanned underwater vehicles (Tatuí and Nerov) is presented. The kinematics modeling is described by Euler’s angles. The dynamics modeling includes the interaction of the vehicle’s mechanical structure with the aquatic environment and the actuation of the propellers. By using a variable structure, a position and orientation control system is developed. The simulation results then show the characteristics of the controler with parametric uncertainties and ocean streams, and compares them with those from a PID controler with feedback linearization.

Com o presente projeto se pretende desenvolver um protótipo de máquina de usinagem para atender a fabricação de pequenos lotes (10~20 peças), Esta máquina terá características intermediárias entre as máquinas universal (manual) e de controle numérico (CN); conjugando as vantagens funcionais destas duas: alta eficiência e flexibilidade. A máquina projetada terá uma operação manual (trajetória), e seu posicionamento será servo-assistido. Entenda-se \"desenvolver\" como: a) Propor uma estratégia de usinagem; b) Propor uma configuração de máquina que funcione segundo esta estratégia; c) desenvolver um protótipo e; d) validar a estratégia e a configuração através de testes no protótipo. A estratégia de posicionamento aqui proposta, é baseada em um posicionamento manual, ou seja, o operador define livremente o movimento da ferramenta com relação à peça a se fabricar. Porém, um computador monitora constantemente a posição da ferramenta e não permite a entrada desta numa região, nomeada \"Região Proibida\"; que corresponde ao perfil da peça. A região proibida é definida diretamente a partir de um desenho de CAD, dispensando o uso de alguma ferramenta computacional de geração automática de trajetória de ferramenta. Deste modo, o operador realiza a usinagem de desbaste. O acabamento é realizado automaticamente pelo computador, que faz com que a ferramenta contorne o perfil da peça, uma vez que o operador envia um sinal de partida. Uma possível configuração de máquina para alcançar esta estratégia é apresentada. E consiste de uma mesa XY servo controlada, adaptada a uma furadeira de bancada, onde operador comanda o movimento da mesa mediante um joystick. Através de ensaios de usinagem, o trabalho demonstra a eficácia da estratégia proposta. / Present project aims the development of a machine tool prototype for attend the manufacturing of small lots (10~20 pieces), This machine will have characteristics intermediate between the universal and the numerical control (CN) machines. The desired machine conjugates the functional advantages of both types of machines: high efficiency and flexibility. The machine, thus designed, will have a manual operation (the tool path is defined by the operator), and its positioning will be servoassisted. Here, \"to develop\" includes: a) to propose a machining strategy; b) to propose an arrangement of machine that works according to this strategy; c) to develop a prototype and; d) to validate the strategy and the arrangement through tests with the prototype. The positioning strategy, is based on a manual positioning, i.e., the operator defines freely the motion of the tool with respect to the work piece. However, a computer monitores constantly the tool position, not permitting the entrance of it inside the area, here called \"prohibited region\", corresponding to the profile of the part to be machined. Outside that region, the computer enables operator to move the tool as he wants. The prohibited region is defined directly from a CAD draft, eliminating the necessity of any kind of computer tools for generating automatically the tool path. Thus, the operator executes the rough machining. The finishing path is executed automatically by the computer that makes the tool contour the profile of the part, according to the start-up command given by the operator. In the work, one possible arrangement of machine to achieve this strategy is presented. It consists of servo controlled XY table and adjusted to a bench drill in which, the operator commands the table motion by means a joy-stick. By machining tests, this work shows the efficiency of the proposed strategy.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1500049 bytes, checksum: 6ca75eb148e850e602c9b480f4d4015c (MD5) Previous issue date: 2011-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents a design of a predictive adaptive controller and a hybrid controller for a electro pneumatic manipulator robot with three Cartesian degrees of freedom (3 DOF). The manipulator robot is composed by three electro-pneumatic valves and pneumatic cylinders for three, two with 500mm forming the XZ axis and a 400mm on the vertical axis Y. The cylinders are driven by three electro-pneumatic proportional valves controlled by computer, which directs the flow of compressed air as the needed position. Attached to the rods of each cylinder, there are scales for potentiometric measurement of their respective positions. Through two acquisition boards, electro-pneumatic valves and potentiometric scales are connected to the computer and the data is processed using the software LabVIEW® and MATLAB®. The controllers are developed through explicit models of the electropneumatic manipulator robot estimated in real time by Recursive Least Squares Algorithm (RLS). / Neste trabalho apresentam-se projetos de um controlador adaptativo preditivo e de um híbrido para um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade (3 GDL) cartesiano. O robô manipulador é composto basicamente por três válvulas eletropneumáticas e por três cilindros pneumáticos, dois de 500mm formando o plano XZ e um de 400mm no eixo vertical Y. Os cilindros são acionados através de três válvulas eletropneumáticas proporcionais comandadas por computador, que direcionam o fluxo de ar comprimido conforme a necessidade de posicionamento. Acopladas às hastes de cada cilindro, estão réguas potenciométricas para medição de suas respectivas posições. Através de duas placas de aquisição, as válvulas eletropneumáticas e as réguas potenciométricas são conectadas ao computador e os dados são processados utilizando os softwares LabVIEW® e Matlab®. Os controladores são desenvolvidos através de modelos explícitos do robô manipulador eletropneumático estimados em tempo real pelo Algoritmo dos Mínimos Quadrados Recursivo (MQR).

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6398613 bytes, checksum: e09f8497ce0bd0c80029b3b1c6af2d9e (MD5) Previous issue date: 2014-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this paper, a control strategy is presented to control the position and feedrate of the table of a milling machine driven by three-phase induction motor for machining pieces consisting of different types of materials: steel, brass and nylon. In the development of the control strategy, it was applied the technique of vector control to drive three-phase induction machines. The motor electromagnetic torque estimation was used to determine the feedrate for the machining of each type of material. The speed control was developed using fuzzy logic model Takagi-Sugeno and the electromagnetic torque estimation using neural network type LMS algorithm. The induction motor was powered by a three-phase voltage inverter, driven by a digital signal processor (DSP). This processor was programmed to generate the pulse width modulation (PWM), perform signals acquisition of voltage, current and position, and implement the control strategy of the system. Simulated and experimental results are presented. / Neste trabalho, é apresentada uma estratégia de controle para controlar a posição e a velocidade de avanço da mesa de uma máquina fresadora acionada por motor de indução trifásico, na usinagem de peças constituídas por diferentes tipos de materiais: aço, latão e nylon. No desenvolvimento da estratégia de controle, aplicou-se a técnica de controle vetorial para o acionamento de máquinas de indução trifásicas. A estimação do conjugado eletromagnético do motor foi utilizada para a determinação da velocidade de avanço na usinagem de cada tipo de material. O controle de velocidade foi desenvolvido usando a lógica fuzzy modelo Takagi-Sugeno e a estimação do conjugado eletromagnético usandose a rede neural do tipo algoritmo LMS. O motor de indução foi alimentado por meio de um hardware inversor de tensão trifásica, acionado através de um processador digital de sinais. Esse processador foi programado para gerar a modulação por largura de pulso, realizar a aquisição dos sinais de tensão, corrente e posição, e implementar a estratégia de controle do sistema. Resultados simulados e experimentais são apresentados.

Com o presente projeto se pretende desenvolver um protótipo de máquina de usinagem para atender a fabricação de pequenos lotes (10~20 peças), Esta máquina terá características intermediárias entre as máquinas universal (manual) e de controle numérico (CN); conjugando as vantagens funcionais destas duas: alta eficiência e flexibilidade. A máquina projetada terá uma operação manual (trajetória), e seu posicionamento será servo-assistido. Entenda-se \"desenvolver\" como: a) Propor uma estratégia de usinagem; b) Propor uma configuração de máquina que funcione segundo esta estratégia; c) desenvolver um protótipo e; d) validar a estratégia e a configuração através de testes no protótipo. A estratégia de posicionamento aqui proposta, é baseada em um posicionamento manual, ou seja, o operador define livremente o movimento da ferramenta com relação à peça a se fabricar. Porém, um computador monitora constantemente a posição da ferramenta e não permite a entrada desta numa região, nomeada \"Região Proibida\"; que corresponde ao perfil da peça. A região proibida é definida diretamente a partir de um desenho de CAD, dispensando o uso de alguma ferramenta computacional de geração automática de trajetória de ferramenta. Deste modo, o operador realiza a usinagem de desbaste. O acabamento é realizado automaticamente pelo computador, que faz com que a ferramenta contorne o perfil da peça, uma vez que o operador envia um sinal de partida. Uma possível configuração de máquina para alcançar esta estratégia é apresentada. E consiste de uma mesa XY servo controlada, adaptada a uma furadeira de bancada, onde operador comanda o movimento da mesa mediante um joystick. Através de ensaios de usinagem, o trabalho demonstra a eficácia da estratégia proposta. / Present project aims the development of a machine tool prototype for attend the manufacturing of small lots (10~20 pieces), This machine will have characteristics intermediate between the universal and the numerical control (CN) machines. The desired machine conjugates the functional advantages of both types of machines: high efficiency and flexibility. The machine, thus designed, will have a manual operation (the tool path is defined by the operator), and its positioning will be servoassisted. Here, \"to develop\" includes: a) to propose a machining strategy; b) to propose an arrangement of machine that works according to this strategy; c) to develop a prototype and; d) to validate the strategy and the arrangement through tests with the prototype. The positioning strategy, is based on a manual positioning, i.e., the operator defines freely the motion of the tool with respect to the work piece. However, a computer monitores constantly the tool position, not permitting the entrance of it inside the area, here called \"prohibited region\", corresponding to the profile of the part to be machined. Outside that region, the computer enables operator to move the tool as he wants. The prohibited region is defined directly from a CAD draft, eliminating the necessity of any kind of computer tools for generating automatically the tool path. Thus, the operator executes the rough machining. The finishing path is executed automatically by the computer that makes the tool contour the profile of the part, according to the start-up command given by the operator. In the work, one possible arrangement of machine to achieve this strategy is presented. It consists of servo controlled XY table and adjusted to a bench drill in which, the operator commands the table motion by means a joy-stick. By machining tests, this work shows the efficiency of the proposed strategy.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-24Bitstream added on 2014-06-13T19:27:59Z : No. of bitstreams: 1 raniel_t_me_ilha.pdf: 1815527 bytes, checksum: 2b9558bcbd56601c8cbb627feda891cf (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A automação de esteiras rolantes é algo comum e importante em sistemas industriais, mas problemas práticos ainda representam desafios. Um dos desses desafios é manter a precisão em sistemas que exigem paradas sistemáticas, pois folgas mecânicas tendem a provocar variações nas posições de paradas ao longo do tempo. A aplicação de motores de indução têm se tornado comum e soluções eficientes e de baixo custo têm sido pesquisadas. Neste trabalho foi desenvolvido e implementado um sistema de controle de posição e velocidade aplicado em esteiras transportadoras utilizando inversor de frequência, microcontrolador, encoder óptico incremental e sensor indutivo. O movimento da esteira transportadora é efetuado por um motor de indução trifásico, que é acionado pelo conjunto microcontrolador – inversor de frequência. Este conjunto impõe uma frequência no estator do motor através de uma troca de mensagens entre microcontrolador e inversor de frequência (Sistema Mestre-Escravo). Para o envio e recebimento das mensagens, utilizou-se o protocolo de comunicação serial USS® (Universal Serial Interface Protocol) através do padrão RS-485. Os controles de posição e velocidade de rotação do eixo do motor fundamentam-se no sinal gerado pelo encoder óptico incremental, responsável por informar a posição do eixo do motor ao longo da trajetória, e no sensor indutivo que determina uma referência externa importante para a esteira transportadora. Para o funcionamento automático da esteira, elaborou-se um software em linguagem de programação C. Como resultado obteve-se um sistema de controle de posição e velocidade do eixo do motor de indução trifásico que apresenta bons resultados / Automated conveyors system have been largely used in industrial applications. However, there are still practical issues to be overcome. One of them is due to the system mechanical limitation which can lead to low accuracy for applications based on “stop-and-go” movements. Induction motors have been largely used in such applications and low costs solutions have been searched. In this work it was developed and implemented a system of positioning and velocity control applied to conveyors which is based on frequency inverter, microcontroller, optical incremental encoder and inductive sensor. The conveyor’s movement is made by means of a three-phase induction motor, which is driven by the couple microcontroller–frequency inverter. There are messages exchange between the microcontroller and the frequency inverter (Master – Slave configuration) which is based on the communication serial protocol USS through the RS-485 standard. The position and velocity of the motor spindle are controlled using an optical incremental encoder, which is responsible to provide the position of the trajectory, and an inductive sensor which determines the initial reference to the conveyor. The software used to control the system was developed in C language. The results show a low cost system with good results

Orientador: Prof. Dr. André Fenili / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2018.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-08-22T15:35:41Z No. of bitstreams: 1 evertonluizmartinsdapaixao.pdf: 15592539 bytes, checksum: 3e2c3d43b62b9fa0edea517213c63a12 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-03T16:33:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 evertonluizmartinsdapaixao.pdf: 15592539 bytes, checksum: 3e2c3d43b62b9fa0edea517213c63a12 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T16:33:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 evertonluizmartinsdapaixao.pdf: 15592539 bytes, checksum: 3e2c3d43b62b9fa0edea517213c63a12 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Entender e controlar o movimento de parede de domínio em nanofios é extremamente im-portante para o desenvolvimento de novas tecnologias para a aplicação em dispositivos de ar-mazenamento de dados. É conhecido que defeitos como entalhes ("notches") em nanofios são úteis para fixar paredes de domínio. No entanto, a intensidade de potencial de aprisionamento gerado com esse tipo de defeito é muito forte, e para desprender a parede de domínio é ne-cessário aplicar uma densidade de corrente muito elevada. Entretanto, pode-se criar armadilhas para paredes de domínios variando localmente propriedades magnéticas do nanofio, tais como: tais como constante de troca, magnetização de saturação, constante de anisotropia, parâmetro de amortecimento de Gilbert. Definimos essas regiões como impurezas magnéticas por ter propriedades magnéticas diferentes do nanofio. Neste trabalho, realizamos simulações micro-magnéticas para investigar a dinâmica de uma parede de domínio transversal (PDT) aprisionada em um defeito magnético usando pulsos de corrente elétrica polarizada em spin. Afim de criar armadilhas de aprisionamento para a PDT, consideramos um modelo de impureza magnética variando localmente a constante de troca. Ao ajustar o potencial de interação entre impure-zas magnéticas e uma PDT, verificamos que pulsos de corrente de baixa intensidade e de curta duração são capazes de desprender a PDT. Por fim, demonstramos que é possível controlar a posição de uma PDT aplicando pulsos de corrente sequenciais em uma nanofita contendo uma distribuição linear de impurezas magnéticas igualmente espaçadas. / Understand and control the domain wall movement in nanowires is extremely important for the development of new technologies for an application in data storage devices. It is known that defect as notches in nanowires are useful to pinning domain walls. Nevertheless, the pinning potential intensity generated by this type of defect is strong, and for depinning the domain wall it is necessary to apply a high current density. However, it is possible to create traps for domains walls by locally varying magnetic properties of the nanowire, such as: the exchange constant, saturation magnetization, anisotropy constant, Gilbert damping parameters. We define those regions as magnetic impurities once their magnetic properties differ from the nanowire proper-ties. In this study, we realized micromagnetic simulations in order to investigate the dynamics of a transverse domain wall (TDW) trapped in a magnetic defect using electric current pulses of spin-polarized. In order to create traps to TDW pinning, we have modeled the magnetic impurities by varying the exchange constant locally. When we adjusted the interaction poten-tial between the magnetic impurities and the nanowire we showed that low intensity and short duration current pulses are capable of depinning the TDW. At last, we demonstrated that it is possible to control the TDW position applying sequential current pulses in a nanowire planar containing a linear distribution of magnetic impurities equally distributed.