[pt] Motores de passo são os motores mais utilizados em aplicações de controle
de posicionamento em malha aberta. Entretanto, as limitações desta forma de
atuação têm fomentado o desenvolvimento de novas técnicas que incorporem o
controle em malha fechada. Motores de passo possuem boa relação entre torque e
custo, tornando-os atraentes para aplicações em manipuladores robóticos. Mas as
técnicas tradicionais de controle de manipuladores elétricos, que normalmente
assumem o uso de motores de corrente contínua, apresentam baixo desempenho
quando aplicadas a motores de passo, mesmo com o uso de sensores de posição. A
forma mais comum de controle em malha fechada de motores de passo exige um
encoder diretamente acoplado ao eixo do motor, formando um sistema
colocado. No entanto, o projeto de muitos motores de passo não permite este
acoplamento. Nesses casos, é necessário instalar os encoders na estrutura do
manipulador, separados dos atuadores, caracterizando um sistema nãocolocado,
que tipicamente apresenta problemas de estabilidade. Este trabalho
propõe uma técnica de controle que recebe a realimentação de um encoder, não
diretamente acoplado ao motor, e gera uma sequência de pulsos para o driver do
motor de passo. Esse trem de pulsos é calculado de modo a não exigir acelerações
excessivas, e assim prevenir a perda de passo do motor. O modelo de um sistema
robótico usando este controlador é desenvolvido e simulado em
Simulink/MATLAB. Um manipulador robótico de seis graus de liberdade
acionado por motores de passo é especialmente projetado e construído para
validar a técnica de controle apresentada, controlado por um microcontrolador
PIC18F2431. O manipulador desenvolvido é modelado, e sua dinâmica analisada
através de simulações. Os experimentos comprovam a eficiência da técnica de
controle proposta, resultando em uma precisão absoluta na extremidade do
manipulador de 1,3mm e repetibilidade 0,5mm . / [en] Stepper motors are used in most applications in open loop. However, the
limitations of this type of control have encouraged the development of new
techniques for closed loop control. Stepper motors have a good relationship
between torque and cost, making it attractive for applications in robotic
manipulators. But the limitation of traditional control deteriorates the performance
of the manipulator. The most common form of closed loop control of stepper
motors require an encoder directly coupled to the motor shaft. However, this is not
always practical. In some cases, it is necessary to control the position of some
system component that can’t be precisely known from the position of the motor.
This work proposes a control technique that receives feedback from an encoder,
not directly coupled to the motor shaft, and generates a sequence of pulses to the
stepper motor driver. This pulse train is done so as not to require excessive
accelerations, and thus prevent the loss of step. The model of a system using this
controller is built using Simulink/MATLAB. A robotic manipulator of six degrees
of freedom, using stepper motors, is designed and built to validate the presented
control techniques, implemented on a PIC18F2431 microcontroller. The obtained
absolute accuracy is 1,3mm and repeatability 0,5mm , proving the efficiency of
the proposed control technique.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:20783 |
| Date | 03 December 2012 |
| Creators | WILLIAM SCHROEDER CARDOZO |
| Contributors | MARCO ANTONIO MEGGIOLARO, MARCO ANTONIO MEGGIOLARO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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