Existe um crescente aumento nos gastos mundiais em inovação, com maior participação de áreas como a computação, a eletrônica, a saúde, a área automotiva e a área industrial. Mecanismos diferenciados, assimétricos, tais como o estudado neste trabalho, necessitam de maiores investigações, como a realização de ensaios normatizados. Para se contribuir com esse cenário propõe-se a análise de um sistema robótico, de arquitetura paralela, para experimentos de múltiplas finalidades. O presente trabalho aborda desde a construção de uma máquina paralela de topologia assimétrica, passando por seu controle, até a obtenção de informações sobre essa nova arquitetura. A sua construção é dividida em cinco subsistemas, que se interrelacionam: o mecânico, o elétrico, o de atuação, o de controle e o de interface. Sete estratégias de controle foram comparadas de acordo com os seguintes critérios: a exatidão na trajetória, o comprimento controlável, a dispersão das trajetórias em diferentes períodos de tempo, e o consumo de energia. Os resultados foram gerados por meio de registro, em folha de papel, da trajetória do efetuador da máquina. As curvas geradas foram digitalizadas e comparadas entre si. Os resultados mostraram que os controles dinâmicos podem permitir o funcionamento adequado da máquina, sendo possível, inclusive, velocidades maiores que as observadas no controle descentralizado PID. Neste trabalho em particular, o maior desafio observado foi o valor da menor frequência natural amortecida, que se mostrou baixo e resultou em baixos esforços de controle. Em ordem decrescente, os tipos de controle que apresentaram melhores resultados foram o PID descentralizado, o controle por torque computado com feedforward, e o controle por modos deslizantes, também com feedforward. / There is a steady increase in global spending on innovation, with an increased share of areas such as computing, electronics, health, automotive and industrial area. Differentiated, asymmetric mechanisms, such as the one proposed in this work, need further investigations, such as standardized tests. To contribute to this scenario the analysis of a robotic system, with parallel architecture and for multi-purpose experiments, is proposed. This work covers the construction of a parallel machine with asymmetric topology, its control, and the collection of information on this new architecture. Its construction is divided into five sub-systems, which are interrelated: the mechanical, the electrical, the actuation, the control and its interface. Seven control strategies were compared, according to four criteria. The chosen criteria are the following: track accuracy, stability range, dispersion of the paths at different periods and energy consumption. The results were generated by recording, on a sheet of paper, the trajectory of the machine\'s end-effector. The plots were digitalized and compared. The results showed that the dynamic controls can allow the machine to behave appropriately, even at speeds higher than those with the decentralized PID. The main challenge in this case was the lowest damped frequency, with a low value that resulted in low control efforts. In decreasing order, the best results were achieved with the decentralized PID, the feedforward computed torque control and the feedforward sliding modes control.

Existe um crescente aumento nos gastos mundiais em inovação, com maior participação de áreas como a computação, a eletrônica, a saúde, a área automotiva e a área industrial. Mecanismos diferenciados, assimétricos, tais como o estudado neste trabalho, necessitam de maiores investigações, como a realização de ensaios normatizados. Para se contribuir com esse cenário propõe-se a análise de um sistema robótico, de arquitetura paralela, para experimentos de múltiplas finalidades. O presente trabalho aborda desde a construção de uma máquina paralela de topologia assimétrica, passando por seu controle, até a obtenção de informações sobre essa nova arquitetura. A sua construção é dividida em cinco subsistemas, que se interrelacionam: o mecânico, o elétrico, o de atuação, o de controle e o de interface. Sete estratégias de controle foram comparadas de acordo com os seguintes critérios: a exatidão na trajetória, o comprimento controlável, a dispersão das trajetórias em diferentes períodos de tempo, e o consumo de energia. Os resultados foram gerados por meio de registro, em folha de papel, da trajetória do efetuador da máquina. As curvas geradas foram digitalizadas e comparadas entre si. Os resultados mostraram que os controles dinâmicos podem permitir o funcionamento adequado da máquina, sendo possível, inclusive, velocidades maiores que as observadas no controle descentralizado PID. Neste trabalho em particular, o maior desafio observado foi o valor da menor frequência natural amortecida, que se mostrou baixo e resultou em baixos esforços de controle. Em ordem decrescente, os tipos de controle que apresentaram melhores resultados foram o PID descentralizado, o controle por torque computado com feedforward, e o controle por modos deslizantes, também com feedforward. / There is a steady increase in global spending on innovation, with an increased share of areas such as computing, electronics, health, automotive and industrial area. Differentiated, asymmetric mechanisms, such as the one proposed in this work, need further investigations, such as standardized tests. To contribute to this scenario the analysis of a robotic system, with parallel architecture and for multi-purpose experiments, is proposed. This work covers the construction of a parallel machine with asymmetric topology, its control, and the collection of information on this new architecture. Its construction is divided into five sub-systems, which are interrelated: the mechanical, the electrical, the actuation, the control and its interface. Seven control strategies were compared, according to four criteria. The chosen criteria are the following: track accuracy, stability range, dispersion of the paths at different periods and energy consumption. The results were generated by recording, on a sheet of paper, the trajectory of the machine\'s end-effector. The plots were digitalized and compared. The results showed that the dynamic controls can allow the machine to behave appropriately, even at speeds higher than those with the decentralized PID. The main challenge in this case was the lowest damped frequency, with a low value that resulted in low control efforts. In decreasing order, the best results were achieved with the decentralized PID, the feedforward computed torque control and the feedforward sliding modes control.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-12-12T13:10:44Z No. of bitstreams: 1 Felipe de Carli_.pdf: 6857644 bytes, checksum: 51df2faf2ff2365c2443afa4f23a4292 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-12T13:10:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe de Carli_.pdf: 6857644 bytes, checksum: 51df2faf2ff2365c2443afa4f23a4292 (MD5) Previous issue date: 2018-10-26 / FATEC – Fundação de Apoio á Tecnologia e Ciência / A geração, transmissão e distribuição de energia elétrica têm papel chave no desenvolvimento econômico de um país. A qualidade e disponibilidade da energia elétrica relacionada a distribuição tem impacto direto na economia e na qualidade de vida das pessoas. Conceitos de Redes de Distribuição Inteligentes tem ganhado cada vez mais força com o intuito de melhorar a qualidade dos serviços prestados. A tensão em regime permanente é um dos principais parâmetros de qualidade de energia elétrica em redes de distribuição e muitas vezes o seu controle requer soluções de elevada complexidade e investimento. Tensões fora de especificação tem impactos negativos para os consumidores finais, uma vez que, podem gerar danos aos equipamentos, interrupção em serviços fundamentais, e inconvenientes para a sociedade. Desta forma, o presente trabalho busca desenvolver um protótipo de controle inteligente e dinâmico aplicado para reguladores de tensão de distribuição com a capacidade de coletar informações do perfil de consumo do alimentador, realizar o auto ajuste de seus parâmetros e enviar informações para o sistema de supervisão. O protótipo dividido em um módulo de controle e módulo fuzzy que foi desenvolvido em escala de laboratório. Baseado no carregamento do alimentador, o dispositivo é capaz de calcular os parâmetros básicos de auto-ajuste, ou seja, a temporização, faixa de insensibilidade e compensações de queda na linha. Os resultados globais desse trabalho mostram que o desenvolvimento de um controle dinâmico e inteligente para reguladores de tensão é viável e pode ser aplicado em redes de distribuição reais. O cálculo dos parâmetros de temporização, tensão de referência, compensação de queda na linha melhora o perfil de tensão de uma rede de distribuição, pois minimiza as oscilações de tensão em baixa e alto carregamento da linha, conforme testes realizados com dados de um alimentador real. Entende-se que os resultados globais deste trabalho servem de fundamento para um estudo técnico-econômico de ampliação desta estrutura de controle para outros reguladores de tensão de redes de distribuição. / The electricity generation, transmission, and distribution play a role key in the economic development of a country. The quality and availability of electricity related to distribution has a direct impact on the economy and people's quality of life. Concepts of smart grids has gained more strength in order to improve the quality of services provided. Steady-state voltage is one of the main quality parameters of electrical power in distribution grids and often its control requires solutions of high complexity and investment. Out-of-specification voltage have negative impacts on end-users, as it can cause damage to equipment, outage in key services, and inconvenience to community. In this way, the present work seeks to develop a prototype of intelligent and dynamic control applied to distribution voltage regulators with the ability to collect information of the feeder consumption profile, perform the self-tuning of its parameters and send information to supervisory system. The prototype divided into a control and fuzzy modules was developed on a laboratory scale. Based on loader readings, the device is able to calculate the basic parameters of self-adjustment, ie time delay, dead band and line drop compensation. The overall results of this work show that the development of a dynamic and smart control for step voltage regulators is feasible and can be applied in real distribution grid. The calculation of the time delay, reference voltage, line drop compensation improves the voltage profile of a distribution grid, as it minimizes voltage variations at low and high line loading, according to tests performed with data from a real feeder. It is understood that the overall results of this work serve as a basis for a technical-economic study to extend this control structure to other step voltage regulators in distribution grids.