Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T02:37:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:41:53Z : No. of bitstreams: 1 109011.pdf: 2620945 bytes, checksum: 40bd8ade23758bfb8c64985c04a3a8e0 (MD5) / Neste trabalho é proposto um algoritmo de controle em cascata com adaptação de parâmetros para um atuador hidráulico. O modelo matemático para o atuador hidráulico é descrito por equações diferencias não-lineares. Modelando o atuador de forma conveniente, interpreta-se sua estrutura como um subsistema mecânico acionado por um subsistema hidráulico. A partir desta estrutura controladores em cascata baseados nos modelos linear e não-linear são propostos e analisados. Os controladores em cascata apresentados são sintetizados pelo método direto de Lyapunov. Resultados de simulações ilustram as características do controlador proposto.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:22:11Z : No. of bitstreams: 1 100756.pdf: 1996233 bytes, checksum: cad26c43d531412e843a44173fbd93f2 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo a proposição de um modelo de busca em grafos para minimizar os custos de implantação, manutenção e operação de Sistemas de Recalque para uma demanda de líquido conhecida ao longo do horizonte de planejamento do Sistema. Inicialmente apresentam-se os fundamentos de hidráulica necessários à concepção do modelo bem como as técnicas convencionais que vem sendo atualmente utilizadas. O modelo proposto visa a determinação de uma política ótima de expansão de Sistemas de Recalque através da substituição de seus principais componentes, ou seja, a tubulação e o conjunto motor-bomba. Após a apresentação do modelo é feita uma aplicação prática do mesmo e os resultados comparados com os obtidos pelos métodos convencionais. Mostra-se que a política de implantação de Sistemas de Recalque obtida com o uso do modelo proposto apresenta reduções de custo consideráveis quando comparado com políticas fornecidas pelos métodos convencionais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T02:57:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T16:50:00Z : No. of bitstreams: 1 79160.pdf: 1783551 bytes, checksum: ad621f7be2057929abfc862c439d0db6 (MD5) / O presente trabalho descreve suscintamente e modela física e matematicamente a utilização de um sistema de controle de posição eletro-hidráulico, analógico-digital, no processo de laminação a frio. Partindo do equipamento estabelecemos os modelos físicos e em função destes, realizamos o equacionamento matemático obtendo o modelo linear. Analisamos o sistema no domínio da freqüência e montamos as equações dinâmicas para simulação em computador. O levantamento dos valores dos parâmetros físicos necessários ao desenvolvimento da análise e simulação exigiram medições e testes de laboratório que foram levados a efeito durante a execução dos trabalhos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235295.pdf: 2909566 bytes, checksum: a55c6524e8d1cd27abedecfd123c49c8 (MD5) / O presente trabalho trata do projeto e implementação experimental de controladores para o seguimento de trajetórias em um atuador hidráulico constituído por uma válvula direcional proporcional assimétrica e um cilindro diferencial de dupla ação. Os atuadores hidráulicos possuem grande potencial de aplicação nas indústrias de construção civil, equipamentos agrícolas, manuseio de materiais, mineração, siderurgia, aviação, marinha, processos de manufatura e lazer devido, dentre outras vantagens, a uma alta relação força/dimensão e flexibilidade de instalação. Todavia, estes atuadores apresentam características dinâmicas e não-linearidades que dificultam o seu controle em malha fechada em aplicações que requerem alto desempenho. Neste trabalho, analisa-se a influência da dinâmica da válvula direcional proporcional no comportamento do sistema e no projeto e desempenho dos controladores clássicos (P, PI, compensador de avanço e atraso de fase e controlador de estados), do controlador proporcional com "forward loop" e do controlador em cascata fixo (CC) com e sem compensação do vazamento. Para tanto foram feitos modelos lineares e não-lineares de 3a e 5a ordem do atuador hidráulico, onde os modelos de 3a ordem desconsideram a dinâmica da válvula e os modelos de 5a ordem consideram tal dinâmica. É proposto um modelo não-linear para representar o vazamento interno na válvula direcional proporcional e a inclusão de um termo na lei de controle do controlador em Cascata para compensar tal vazamento. Analisa-se a influência de perturbações externas (força peso e força de mola) no controle de posição e seguimento de trajetória aplicados ao atuador hidráulico, utilizando uma bancada de testes vertical, onde é possível aplicar força externa e carregamentos variáveis no atuador hidráulico, simulando situações reais vividas por esses componentes no meio industrial. A zona-morta da válvula é identificada e compensada através da análise da dinâmica das pressões no sistema de atuação. Resultados experimentais ilustram as principais características dos controladores, permitindo estabelecer uma relação custo/benefício dos mesmos, uma vez que o número de sensores envolvidos e a capacidade computacional requerida variam de acordo com o tipo de controlador.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-19T07:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T22:10:40Z : No. of bitstreams: 1 179138.pdf: 8571559 bytes, checksum: e9831cdb0292bffce9729465d5faf29c (MD5) / O presente trabalho trata do projeto e implementação experimental de controladores para o seguimento de trajetória de atuadores hidráulicos. O modelo matemático do atuador hidráulico é interpretado como um subsistema mecânico acionado por um subsistema hidráulico. Usando esta interpretação são apresentados controladores em cascata baseados em modelos lineares e não-lineares que não incluem a dinâmica da válvula. Analisando a estabilidade do subsistema hidráulico, demonstra-se a limitação causada pela dinâmica da válvula e propõe-se um controlador em cascata baseado em um modelo que inclui a dinâmica da válvula como uma dinâmica de 1a ordem. O controlador proposto é sintetizado pelo método direto de Lyapunov e o sistema em malha fechada é exponencialmente estável quando os parâmetros são conhecidos. Os controladores em cascata são implementados experimentalmente em um atuador hidráulico composto por uma válvula proporcional e um cilindro de dupla haste. Nesta implementação discutem-se os efeitos da zona-morta, do atrito e de compensações propostas. Resultados experimentais ilustram as principais características dos controladores em cascata tratados neste trabalho

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:45:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314563.pdf: 5821032 bytes, checksum: e96fdfa50f4d0b61ef69d8d1b1d28822 (MD5) / Neste trabalho apresenta-se um estudo técnico-teórico relativo ao controle de força em atuadores hidráulicos. Consideram-se dois casos principais de aplicação: o controle de força sobre meios estáticos e o controle de força sobre meios dinâmicos. O objetivo geral do trabalho é de projetar um controlador que seja capaz de controlar a força aplicada sobre um meio específico. Algumas pesquisas propõem a inclusão de um acoplamento flexível entre o atuador e o meio com o intuito de isolar as dinâmicas de ambos e obter, assim, uma saída de força mais estável e robusta. Para conseguir tal complacência com elementos unicamente hidráulicos, propõe-se a diminuição do módulo de compressibilidade efetivo do fluido hidráulico através da utilização de mangueiras de alta expansão volumétrica ou de acumuladores a fim de reproduzir o mesmo efeito elástico obtido com molas mecânicas. Em vista de não ter-se encontrado referências bibliográficas específicas que auxiliem na seleção de tais acoplamentos para a realização do controle de força, o presente trabalho estabelece as metodologias para o cálculo e seleção dos mesmos. Os resultados conseguidos em simulação mostram as vantagens e a aplicabilidade de tais procedimentos. Comparativamente, o controle de força é mais complexo do que o controle de posição, devido ao último ser independente da dinâmica do meio, fato que não acontece no caso da força. Dada a complexidade do controle de força, diferentes técnicas que propõem soluções factíveis, são encontradas na literatura. A diferença entre elas baseia-se na complexidade teórica e na aplicabilidade prática que possuem. Uma técnica de controle eficiente é aquela simples de ser desenvolvida e que produza as respostas esperadas. Para o caso da presente dissertação, optou-se pela técnica fundamentada na Teoria de Realimentação Quantitativa (Quantitative Feedback Theory - QFT). Esta técnica apresenta algumas vantagens em relação a outras. O fato de trabalhar no domínio da frequência possibilita ao projetista realizar uma análise mais ampla do problema, propondo soluções simples e eficazes. A inclusão das incertezas paramétricas dentro da análise quantitativa em frequência permite desenvolver controladores robustos, com ganhos fixos e de baixa ordem; as quais, por sua vez, conseguem atender as especificações de desempenho e robustez.<br> / Abstract : This master thesis presents a technical and theoretical study on force control in hydraulic actuators. Two main cases of application are considered: force control of control static environments and force control of dynamic environments. The aim of this work is to design a controller that is capable of controlling the force applied to a specific environment. Some researches advise the inclusion of a flexible coupling between the actuator and the environment in order to isolate both dynamic and thus obtain a more stable and robust force output. To achieve such compliance with only hydraulic elements, this work proposes the reduction of the effective bulk modulus of the hydraulic fluid using high volumetric expansion houses or accumulators in order to reproduce the same elastic effect obtainable with mechanical springs. Since not bibliographical references were found to assist in the selection of such couplings for the force control, this work provides the methodologies for the calculation and selection of them. The results achieved in simulation show the advantages and applicability of these procedures. Comparatively, the force control is more complex than the position control, because the latter is independent of the dynamics of the environment, which was not the case of the force. Due to the complexity of the force control, various techniques proposing feasible solutions are found in the literature. The difference between them is based on theoretical complexity and their practical applicability. An efficient control technique is the one that can be developed more easily and produce the expected answers. In the case of this dissertation, the technique based on Quantitative Feedback Theory (QFT) was selected. This technique has some advantages over others. Since it works in the frequency domain, allows the designer to make a broader analysis of the problem and propose simple and effective solution. The inclusion of parametric uncertainties in the quantitative frequency analysis allows to develop robust controllers with fixed gain and low-order, which, in turn, can meet the performance specifications and robustness.