[pt] Neste trabalho estuda-se um sistema de acompanhamento de alvos, também
conhecido como sistema de rastreamento de alvos, do tipo pan-tilt atuado por
motores de corrente contínua e fixo em um corpo em movimento. Para tanto é
montada uma bancada de testes e implementa-se um programa de simulação. A
modelagem para o programa é feita no domínio do tempo, permitindo a utilização
de equações bastante complexas para representar o sistema, o que não é possível
quando se utiliza modelos no domínio da freqüência. Apesar de se modelar o
sistema com corpos rígidos, flexibilidades e amortecimentos estruturais devido aos
redutores de velocidade são considerados. Erros nos sensores, folgas nos
redutores, atritos seco e viscoso, limites de saturação para as correntes e tensões
nas armaduras dos motores também são considerados. Um método para a inclusão
dos atrasos de tempo para atualização dos sinais de controle e dados obtidos pelos
sensores durante a integração numérica das equações de movimento é apresentado.
Para controlar o sistema utilizam-se controladores que não requerem o modelo
matemático da planta, tanto na bancada de testes como no programa de simulação.
Três tipos diferentes de arquitetura de controle são propostas, chamadas neste
trabalho de tipo 1, tipo 2 e tipo 3. A complexidade delas aumenta à medida que
mais sensores estão disponíveis no sistema. A arquitetura do tipo 1 destina-se a
sistemas onde se possui apenas sensores que fornecem os erros angulares de
azimute e elevação do alvo. Se, além deste sensor, também houver sensores para
medir as posições angulares relativas entre os elos do mecanismo usa-se a
arquitetura do tipo 2. Se houver, ainda, sensores de velocidades angulares inerciais
pode-se utilizar a arquitetura do tipo 3. Por fim são apresentados resultados de
experimentos e simulações onde se compara o desempenho do sistema com cada
tipo de arquitetura de controle. / [en] A study on a pan-tilt type target tracking system actuated by permanent
magnet DC motors and assembled in a moving body is presented in this work. To
achieve such objective, an experimental test bed is constructed and a simulation
program is implemented. The mechanical model is derived and simulated in time
domain. This approach allows using accurate non-linear equations to represent
system behavior, otherwise infeasible in frequency domain. Although the system
is modeled with rigid bodies, flexibility and structural damping due to the
gearboxes are considered. Sensor errors, backlash in the gearboxes, dry and
viscous friction, saturation limits for armature current and tension of the motors
are also considered. A method to include the time delays for the control signal
updates, as well as time delays due to sensor dynamic response, during the
numerical integration of the equations of motion, is presented. Controllers that
require no mathematical model of the plant are employed in the experimental test
bed and in the simulation program. Three different control architectures are
proposed, called in this work type 1, type 2 and type 3. Their complexity increases
depending on the number of available sensors. The type 1 is applied to systems
with only one sensor that provides the targets angular azimuth and elevation
errors. If, besides this sensor, sensors to measure the relative angular positions
between the mechanism links are available type 2 architecture is used. In addition,
if sensors to measure inertial angular speeds are also available, type 3 architecture
can be used. Finally, experimental and numerical results, comparing system
performance with each control architecture are presented.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:17533 |
| Date | 23 May 2011 |
| Creators | MAURICIO GRUZMAN |
| Contributors | HANS INGO WEBER |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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