Este trabalho apresenta a modelagem matemática e a estratégia de controle de posição de um
atuador pneumático para uma dada aplicação em um equipamento florestal, através de
tratamentos teóricos, simulações numéricas e testes experimentais. Tal mecanismo é utilizado
para acionamento de uma ferramenta e está inserido em um projeto executado pela Unijuí
Campus Panambi, oriundo de uma parceria entre a Associação IPD e a CELPE (Companhia
Energética de Pernambuco), desenvolvido no âmbito do Programa de Pesquisa e
Desenvolvimento Tecnológico do Setor de Energia Elétrica regulado pela ANEEL (código
ANEEL PD-0043-0311/2011). Atuadores pneumáticos são sistemas muito atrativos para
diversas aplicações, em especial na robótica, porque eles têm a vantagem de baixo custo,
leveza, durabilidade e são limpos quando comparados com os atuadores hidráulicos, também
possuem facilidade de manutenção, têm boa relação força/tamanho e flexibilidade de
instalação, e além disso o ar comprimido está disponível na maioria das instalações
industriais. Em despeito dessas vantagens, sistemas de posicionamento pneumático possuem
algumas características indesejáveis as quais limitam o uso destes em aplicações que
requerem uma resposta precisa. Estas características indesejáveis derivam da alta
compressibilidade do ar e das não-linearidades presentes em sistemas pneumáticos, tais como
o comportamento não linear da vazão mássica nos orifícios da válvula e sua zona morta, além
do atrito nas vedações do cilindro linear. A modelagem matemática como estratégia de
pesquisa empregada nos mais variados campos do conhecimento tornou-se uma importante
ferramenta para fins de simulações computacionais utilizadas em análises de comportamento
das variáveis de estado do sistema. Devido à necessidade de um modelo matemático
adequado contendo explicitamente o comportamento não linear da vazão mássica nos orifícios
da servoválvula, a dinâmica das pressões nas câmaras do cilindro, o movimento do êmbolo do
cilindro e a dinâmica do atrito, obteve-se um modelo matemático não linear de 5ª ordem,
derivado do estudo de modelos matemáticos utilizados anteriormente em acionamentos
pneumáticos. Com base no modelo não linear adotado é implementada uma estratégia de
controle clássico. Os parâmetros da zona morta e do atrito foram obtidos experimentalmente e
encontram-se descritos detalhadamente no decorrer deste trabalho. O modelo adotado foi
validado em testes experimentais em malha aberta e fechada com planejamento da trajetória
polinomial sem e com a compensação da zona morta, estes resultados são apresentados por
meio de gráficos que ilustram as características do modelo, comparando o comportamento
experimental do atuador com os resultados da simulação computacional. Esta pesquisa
contribui para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de equipamentos pneumáticos. / 108 f.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bibliodigital.unijui.edu.br:123456789/1826 |
| Date | 31 October 2013 |
| Creators | Richter, Rozimerli Raquel Milbeier |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNIJUI, instname:Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, instacron:UNIJUI |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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