[pt] Este trabalho apresenta uma solução para o problema de
posicionamento automático preciso de um corpo em um plano
horizontal, atendendo à restrição de não gerar campo
magnético significativo junto ao objeto a ser posicionado.
A motivação do trabalho reside na necessidade, por parte
do Laboratório de Supercondutividade Aplicada e Magnetismo
(LSAM) do Departamento de Física, de um posicionador para
experimentação em magnetocardiografia.
Inicialmente são discutidas as tecnologias de
automação aplicáveis ao problema, justificando-se a opção
por um sistema pneumático de atuação. O sistema posicionar
montado é então descrito em profundidade, abordando-se os
aspectos relacionados à geometria do problema em questão,
materiais, montagens mecânicas e o sistema de controle
digital.
A seguir é apresentada uma abordagem matemática
para o problema de controle de posição em malha fechada,
visando à definição de uma lei de controle aplicável ao
caso em estudo. Alguns resultados analíticos são obtidos
para controle de sistema caracterizados por atrito
Coulombiano, ao mesmo tempo em que se desenvolve um modelo
para simulação numérica da dinâmica de movimento do
posicionador. Com base nestas duas ferramentas, é
apresentada uma discussão sobre a aplicabilidade dos
controladores da família PID ao caso específico
considerado. Por fim, resultados reais obtidos com a lei
de controle proposta são comparadores aos resultados
simulados, mostrando-se a validade e a utilidade do modelo
teórico. / [en] This thesis presents a solution or the problem of
automatic precise positioning of na object in the
horizontal plane, not generating any significative
magnetic field in the region close to the object to be
positioned. The study presented was developed as part of
an effort to fulfill a necessity for a positioning system
for magnetocardiography experimentation in the Magnetism
and Applied Supercondutivity Laboratory of the Departament
of Physics of this University.
A discussion over applicable automation option is
presents, along with a justification for a choice of a
pneumatic actuating system. The whole precise positioning
assembly is described in detail, including subjects such
as movement geometry, material, mechanical structures and
the digital control system.
A mathematical study of the closed of the closed
loop position control problem is then developed, aiming to
define a control algorithm applicable to the problem.
Algebraic analysis is used to describe the influence of
Coulomb friction over the equations of motion of a
proportional position control system, while a model for
simulations experiments of the assembly´s positioning
dynamics is developed. These tools are used as the basis
for a discussion over the applicability of the PID
controlers in the case in study. Moreover, the behavior of
the proposed algorithm is recorded and compared to the
results of the simulations, showing the correctness and
the utility of the theoretical analysis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:9376 |
| Date | 11 December 2006 |
| Creators | GUILHERME SESTO KUHNER |
| Contributors | CARLOS TERSIO CORREA DA SILVA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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