Devido à dificuldade em se desenvolver um sistema de controle baseado no modelo da planta, principalmente quando a mesma possui diversos graus de liberdade, busca-se uma metodologia a fim de minimizar o tempo e os esforços para projetar o sistema de controle. A metodologia consiste na utilização de um software de sistemas multicorpos, para a geração do conjunto de equações que descrevem o comportamento dinâmico, a partir de características físicas do sistema, tais como: massa, centro de massa, momentos principais de inércia, dimensões dos elos e juntas com determinados graus de liberdade. Para determinação das características físicas, são utilizadas técnicas experimentais, procedimentos e instrumentação para identificação com acuracidade controlada dos centros de massa e dos momentos principais de inércia dos elos. Estes são considerados corpos rígidos não homogêneos, algumas vezes acoplados por juntas de movimento, não sendo possível desacoplá-los. O sistema de controle utiliza um sistema com realimentação de estados com observador, capaz de fornecer resultados satisfatórios. O observador é utilizado para diminuir o número de estados medidos, facilitando a instrumentação do mecanismo. Esses procedimentos podem ser aplicados à maioria dos sistemas multicorpos, com muitos graus de liberdade, a fim de se obter um sistema de controle com desempenho e acuracidade predefinidos, para serem implementados em sistemas de aquisição e controle flexíveis, ou através de hardwares dedicados. Para validar essa metodologia, esta será aplicada ao protótipo de uma plataforma de movimento que, por conveniência de projeto, teve seus graus de liberdade controlados limitados a dois. Seu acionamento dá-se por servomotores brushless, atuadores de fusos de esferas, utilizando-se sensores de posição linear por magnetostrição e angular ópticos. O fato do número de graus de liberdade ter sido reduzido a dois não invalida a metodologia, caso seja necessário aplicá-la a sistemas com qualquer número de graus de liberdade. / The difficulty to develop a control system based in the model of the plant, mainly when the plant has many degrees of freedom, motivated this work which presents a methodology to minimize the time and effort in developing the control system. The methodology consists on the use of a multibody systems software for generating the set of equations that describes the system dynamic behavior, starting from its physical characteristics such as mass, center of mass, principal moments of inertia, dimensions of the links and joints with certain degrees of freedom coupling the links. For the physical characteristics determination, experimental techniques, procedures and instrumentation are used to identify, with controlled accuracy, the links centers of mass and principal moments of inertia, being the plant considered formed by non homogeneous rigid bodies, sometimes coupled by joints of movement and not being possible to uncouple them. For the control system a state feedback control system with estimator is used, capable of suppling satisfactory results. An estimator is used to reduce the number of measured states facilitating the mechanism instrumentation. Those procedures can be applied to most of multibody systems with several degrees of freedom to obtain a control system with performance and accuracy previously defined to be implemented in a flexible acquisition and control board or dedicated hardware. To validate this methodology, it will be applied to a prototype of a movement platform, which, for project convenience had their controlled degrees of freedom limited to two. The platform is driven by brushless servomotors, has actuators with spindle bearings, using sensors of linear position by magnetostriction and angular by optical principle. The fact of the number of degrees of freedom being reduced to two doesn\'t invalidate the methodology in case it is necessary to apply it to systems with any number of degrees of freedom.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-11012011-143451 |
| Date | 29 June 2010 |
| Creators | Montezuma, Marcio Aurélio Furtado |
| Contributors | Belo, Eduardo Morgado |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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