Este trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para servoposicionadores pneumáticos. Esses dispositivos são limpos, baratos e apresentam boa relação entre seu peso e a potência que são capazes de fornecer, o que os torna vantajosos para muitas aplicações. Seu emprego em tarefas de precisão é comprometido, no entanto, pelo seu comportamento fortemente não-linear. Visando compreender os fenômenos envolvidos, e realizar testes dos controladores propostos através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desses sistemas. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios de estabilidade utilizados no âmbito dos sistemas não-lineares, com atenção especial ao Teorema da Estabilidade Assintótica de Lyapunov. Também são discutidas as técnicas de controle não-linear utilizadas neste trabalho. O controlador não-linear proposto é sintetizado com base na estratégia de controle em cascata. Essa técnica consiste na interpretação do servoposicionador como dois subsistemas interconectados: um subsistema mecânico e outro pneumático. O modelo do subsistema mecânico é utilizado para determinar o valor de pressão necessário para que o sistema siga a trajetória desejada. Com essa informação, é calculada a entrada de controle adequada para o subsistema pneumático, de forma que esta última forneça a pressão desejada ao subsistema mecânico. A fim de assegurar robustez ao sistema controlado frente à presença de incertezas paramétricas e de forças externas e/ou de atrito, utiliza-se uma técnica de controle a estrutura variável no subsistema pneumático. A lei originalmente proposta para o subsistema pneumático é, então, modificada, com os objetivos de eliminar a necessidade de monitorar o sinal de aceleração do sistema e de reduzir o grau de solicitação dos componentes eletromecânicos do servoposicionador. As propriedades de estabilidade e robustez do sistema em malha fechada são provadas analiticamente para cada uma das duas leis de controle propostas. As demonstrações são obtidas por meio da teoria de estabilidade de Lyapunov. Essas propriedades são corroboradas por meio de simulação do sistema controlado, com e sem a presença dos efeitos não-lineares do atrito e das incertezas paramétricas. Além de ratificar as características analiticamente previstas para o servoposicionador em malha fechada, os resultados das simulações também são utilizados para comparar os méritos das diferentes leis de controle propostas para o seguimento no subsistema pneumático.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para servoposicionadores pneumáticos. Esses dispositivos são limpos, baratos e apresentam boa relação entre seu peso e a potência que são capazes de fornecer, o que os torna vantajosos para muitas aplicações. Seu emprego em tarefas de precisão é comprometido, no entanto, pelo seu comportamento fortemente não-linear. Visando compreender os fenômenos envolvidos, e realizar testes dos controladores propostos através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desses sistemas. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios de estabilidade utilizados no âmbito dos sistemas não-lineares, com atenção especial ao Teorema da Estabilidade Assintótica de Lyapunov. Também são discutidas as técnicas de controle não-linear utilizadas neste trabalho. O controlador não-linear proposto é sintetizado com base na estratégia de controle em cascata. Essa técnica consiste na interpretação do servoposicionador como dois subsistemas interconectados: um subsistema mecânico e outro pneumático. O modelo do subsistema mecânico é utilizado para determinar o valor de pressão necessário para que o sistema siga a trajetória desejada. Com essa informação, é calculada a entrada de controle adequada para o subsistema pneumático, de forma que esta última forneça a pressão desejada ao subsistema mecânico. A fim de assegurar robustez ao sistema controlado frente à presença de incertezas paramétricas e de forças externas e/ou de atrito, utiliza-se uma técnica de controle a estrutura variável no subsistema pneumático. A lei originalmente proposta para o subsistema pneumático é, então, modificada, com os objetivos de eliminar a necessidade de monitorar o sinal de aceleração do sistema e de reduzir o grau de solicitação dos componentes eletromecânicos do servoposicionador. As propriedades de estabilidade e robustez do sistema em malha fechada são provadas analiticamente para cada uma das duas leis de controle propostas. As demonstrações são obtidas por meio da teoria de estabilidade de Lyapunov. Essas propriedades são corroboradas por meio de simulação do sistema controlado, com e sem a presença dos efeitos não-lineares do atrito e das incertezas paramétricas. Além de ratificar as características analiticamente previstas para o servoposicionador em malha fechada, os resultados das simulações também são utilizados para comparar os méritos das diferentes leis de controle propostas para o seguimento no subsistema pneumático.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para servoposicionadores pneumáticos. Esses dispositivos são limpos, baratos e apresentam boa relação entre seu peso e a potência que são capazes de fornecer, o que os torna vantajosos para muitas aplicações. Seu emprego em tarefas de precisão é comprometido, no entanto, pelo seu comportamento fortemente não-linear. Visando compreender os fenômenos envolvidos, e realizar testes dos controladores propostos através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desses sistemas. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios de estabilidade utilizados no âmbito dos sistemas não-lineares, com atenção especial ao Teorema da Estabilidade Assintótica de Lyapunov. Também são discutidas as técnicas de controle não-linear utilizadas neste trabalho. O controlador não-linear proposto é sintetizado com base na estratégia de controle em cascata. Essa técnica consiste na interpretação do servoposicionador como dois subsistemas interconectados: um subsistema mecânico e outro pneumático. O modelo do subsistema mecânico é utilizado para determinar o valor de pressão necessário para que o sistema siga a trajetória desejada. Com essa informação, é calculada a entrada de controle adequada para o subsistema pneumático, de forma que esta última forneça a pressão desejada ao subsistema mecânico. A fim de assegurar robustez ao sistema controlado frente à presença de incertezas paramétricas e de forças externas e/ou de atrito, utiliza-se uma técnica de controle a estrutura variável no subsistema pneumático. A lei originalmente proposta para o subsistema pneumático é, então, modificada, com os objetivos de eliminar a necessidade de monitorar o sinal de aceleração do sistema e de reduzir o grau de solicitação dos componentes eletromecânicos do servoposicionador. As propriedades de estabilidade e robustez do sistema em malha fechada são provadas analiticamente para cada uma das duas leis de controle propostas. As demonstrações são obtidas por meio da teoria de estabilidade de Lyapunov. Essas propriedades são corroboradas por meio de simulação do sistema controlado, com e sem a presença dos efeitos não-lineares do atrito e das incertezas paramétricas. Além de ratificar as características analiticamente previstas para o servoposicionador em malha fechada, os resultados das simulações também são utilizados para comparar os méritos das diferentes leis de controle propostas para o seguimento no subsistema pneumático.

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica - Opção de Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado. Fundamentos e Aplicações da Mecãnica dos Fluidos. 2005. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil - Especialização em Vias de Comunicação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-23T18:48:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1308659 bytes, checksum: 371a7469dedc19440a4cd93966e11916 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T18:48:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1308659 bytes, checksum: 371a7469dedc19440a4cd93966e11916 (MD5) Previous issue date: 2004-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Um dos processos mais importantes relativos ao preparo dos grãos para a preservação de sua qualidade durante a armazenagem é a secagem. A utilização de secadores mecânicos apresenta diversas vantagens em relação ao terreiro. Os transportadores pneumáticos movem os grãos, empregando-se uma corrente de ar em alta velocidade, através de um sistema de tubulação hermético e podem transportar o produto em qualquer direção, incluindo trajetos curvos. Foram objetivos deste trabalho a elaboração, a construção e a avaliação de um novo modelo de secador para café. Por meio de um sistema pneumático, foi possível a otimização do processo utilizando um único ventilador para o abastecimento, a secagem, a movimentação e a descarga do produto. Na avaliação foram conduzidos três testes para cada tipo de café. Nos testes realizados com café natural, a secagem teve duração de 11,5 horas para o teste 1, 10,3 horas para o teste 2 e 9,6 horas para o teste 3. A massa de café com umidade inicial de 24,6±1,8% b.u. alcançou a umidade ideal para armazenamento de 11,9±1,3% b.u. nos testes realizados. Em se tratando do café descascado, a secagem teve duração de 14,0 horas para o teste 4, 12,5 horas para o teste 5 e 12,2 horas para o teste 6. A massa de café com umidade inicial média de 33,9±2,1% b.u. alcançou a umidade ideal para armazenamento com 12,0±1,5% b.u. O consumo específico de energia real médio observado no secador estudado foi de 32.941 kJ.kg -1 de água evaporada para café natural e 15.243 kJ.kg -1 para café cereja descascado. Utilizando-se o novo sistema de secagem, foi obtido um café de boa qualidade. O café natural foi classificado como tipo 6, e o café cereja descascado, como tipo 4. / One of the relative more important processes to the prepare of the grains for the preservation of your quality during the storage is the drying. The utilization of mechanical dryers introduces several advantages regarding terrace. The pneumatic transporter move the grains, employing itself a draft in high speed, through a system of hermetic piping and can transport the product in any direction, including curved courses. They were objective of this work the elaboration, the construction and the evaluation of a new dryer model for coffee. Through pneumatic system it was possible the optimization of the process using an only fan for the supply, the drying, the movement and the discharge of the product. In the evaluation were led three tests for each kind of coffee. In the tests accomplished with natural coffee, the drying had duration 11,5 hour for the test 1, 10,3 hours for the test 2 and 9,6 hours for the test 3. The coffee mass with initial humidity of 24,6±1,8% b.u. it reached the ideal humidity for storage of 11,9±1,3% b.u. in the accomplished tests. In caring for treating itself peeled coffee, the drying had duration 14,0 hour for the test 4, 12,5 hours for the test 5 and 12,2 hours for the test 6. The coffee mass with average initial humidity of 33,9±2,1% b.u. it reached the ideal humidity for storage with 12,0±1,5% b.u. The specific consumption of average real energy observed in the studied dryer belonged to 32.941 kJ.kg-1 of water evaporated for natural coffee and 15.243 kJ.kg-1 to peeled cherry coffee. Using itself the new drying system, it was obtained a good quality coffee. The natural coffee was classified as type 6, and the peeled cherry coffee, as type 4. / Tese importada do Alexandria

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2819_TeseDoutoradoMarcoAntoniodeSouzaLeiteCuadros.pdf: 2555686 bytes, checksum: 8b6eb5a566c793b231356f6ac6d1220a (MD5) Previous issue date: 2011-10-27 / As válvulas de controle são atuadores bastante comuns na indústria e são elementos importantes nas malhas de controle. O stiction, do inglês static + friction, é uma não linearidade presente nas válvulas de controle que provoca o aumento da variabilidade do processo, prejudicando o desempenho, produzindo perdas na qualidade, gasto de matéria prima e queda na rentabilidade da produção. O stiction representa o atrito presente na válvula, que aumenta com o desgaste da mesma. A primeira contribuição deste trabalho é a proposta de uma nova metodologia para a quantificação do stiction para situações em que o gráfico da variável do processo e da saída do controlador tenha forma de paralelogramo. Para este padrão o método apresenta resultados menos conservativos em comparação com outros métodos de quantificação de abordagem semelhante. Além disto, uma proposta para a estimativa do slipjump a partir do conhecimento do modelo do processo é discutida. A metodologia proposta requer apenas dados de operação, sem a necessidade de testes invasivos. A aplicação a simulações, dados de plantas industriais e uma planta-piloto demonstram a aplicabilidade e a superioridade da contribuição. A segunda contribuição é a proposta de três novos métodos de compensação de stiction que melhoram o desempenho da variável do processo sem o efeito negativo de aumentar a variabilidade no movimento da haste da válvula, algo comum em outros métodos desta natureza. O primeiro método proposto avalia o processo através de um degrau com o objetivo de encontrar o valor do sinal de controle para aproximar o erro a zero, através de um procedimento realizado em cinco passos. O segundo método aproxima o erro a zero através da aplicação de um sinal suave à válvula, seguido de um sinal de freio no instante em que a variável de processo se aproxima da referência. O terceiro método aplica um sinal pulsante à válvula para minimizar o erro, de forma similar ao método conhecido por knocker. Entretanto, é proposta uma estratégia para detectar o instante em que o erro é mínimo e sinal pulsante possa parar mantendo o erro mínimo. Isto torna o método mais adequado para tratar perturbações e variações de setpoint. Os métodos de compensação são analisados através de sua aplicação em exemplos de simulação e numa malha de vazão de uma planta piloto.

O presente trabalho trata da modelagem matemática de um braço robótico acionado por atuadores pneumáticos. O braço robótico tem grande potencial de aplicações nas indústrias e em equipamentos agro-florestais para manuseio de peças ou posicionamento de ferramentas. A utilização de atuadores pneumáticos tem as vantagens de baixo custo, alta relação potência por tamanho, flexibilidade de instalação, são limpos e não poluem o meio ambiente. Entretanto, os atuadores pneumáticos possuem diversas não linearidades tais como a zona morta na servoválvula, a compressibilidade do ar e o atrito causado pelas vedações nas partes móveis, que aliadas ao acoplamento dinâmico entre as variáveis de junta do robô dificultam sua modelagem e controle preciso. O protótipo do braço robótico modelado possui dois graus de liberdade com juntas rotativas acionadas por atuadores diferenciais. Para fins de modelagem, é realizada a identificação experimental das características não lineares do atrito. O objetivo principal é a validação experimental do comportamento do robô pneumático projetado. Para a aquisição de sinais e controle do robô, utiliza-se uma placa eletrônica dSPACE e o processamento dos resultados é realizado com o auxílio da ferramenta computacional MatLab. Como resultados, têm-se a modelagem matemática das principais características não lineares do braço robótico pneumático. Pretende-se assim contribuir para o desenvolvimento de soluções robotizadas com acionamento pneumático para problemas da indústria e agro-industriais. Esta pesquisa foi desenvolvida no Núcleo de Inovação em Máquinas Automáticas e Servo Sistemas (NIMASS), e contou com apoio da FAPERGS e do CNPq. / 105 f.