Sistēma Pêndulo + Hélice: Controle De Posição: 5 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Este experimentimento foi desenvolvido como trabalho prático da disciplina "Eletrônica Industrial" no prime semestre de 2018, pelos alunos Eduardo Coelho and Rodrigo Sousa, do curso de engenharia Aeroespacial na Universidade Federal de Minas Gerais.

O "Sistema pêndulo + hélice: controle de posição" buscou uma abordagem prática de técnicas de controle para posicionar um pêndulo a partir de uma posição de referência setada. Esse controle de posição foi feito utilizando controles dos seguintes tips: liga/desliga, proporcional (kp), e proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). Visbeidzot, pēc novērošanas un ietekmes uz kontrolēm, kā arī sarežģīta sintētiskā kontrole.

1. darbība: Seleção De Componentes E Materiais

Projektēšana, izmantošanas iespējas:

Eletronika

2 Potenciometri (R $ 1, 90)

1 tranzistors Mosfet IRF1404 (R $ 8, 00)

1 Arduino uno (R $ 34, 90)

1 Bateria Lipo (3,7 V) (R $ 15, 00)

Cabos konektori (R $ 5, 00)

1 rezistors ar 100 mili omiem (R $ 0, 20)

1 motors līdzstrāvas 3,7 V 48000 apgr./min (R $ 4, 00)

Materiais

Madeiras balsa (bez steigas)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita izolants

Kola

Equipamentos

Serra

Furadeira

Kopā: R $ 70, 00 (aptuveni)

2. solis: montāžas sistēma

Sistēmas montāža ir vienkārša, tā ir vienkārša, un tai ir īpašs pieprasījums pēc komponenta muito jutības: tranzistors MOSFET. Seu manuseio deve ser cuidadoso, uma vez que a estática do próprio corpo é capaz de o danificar, se um de seus terminais entrar em contato com o corpo humano.

Lembrete: O potenciômetro de referência, no desenho, na verdade se encontra na steate do pêndulo, e varia com a descida e subida do mesmo.

** Dificuldades construtivas/Dicas:

Eksperimentu pamatā ir MDF kompozīts ar lāzeru, kā arī lāzers.

O motors, acoplado na ponta do pêndulo, foi 'emendado' com fita crepe e pedaços de madeira para que a hélice, ao girar, não encostasse na madeira and pudesse gerar empuxo corretamente.

Steidzīgi attīstās ser longa o suficiente para que o empuxo do motor seja o suficiente para elevá-la. (braço de alavanca).

Šeit ir svarīga akumulatora baterija un memo terra do Arduino. Sem isso o system não liga.

3. solis: 1. Sistema De Controle De Posição Liga/Desliga

Sākotnējā estratēģija kontroles vajadzībām, iedvesmotie eksperimenti, semelhantes, foi implementado um controle que, partir da referência (do potenciômetro de referência) un da medição da posição do pêndulo, ligava o motor caso ele estivesse abaixo da referência sua posição ultrapassasse a mesma. Piemēram:

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O sistēma liga vai motor e o braço sobe;

A nova medição da posição do braço indica 50º;

O sistēma desliga vai motor e o braço desce;

Mede-se novamente e o braço desceu para 35º;

O sistēma liga vai motor e o braço sobe.

E assim a posição do pêndulo é controlada por um "liga/desliga", deixando o system oscilante como pode ser visto no gráfico. Nav video, es varu novērot vai darboties oscilante.

O codigo comentado esta disponivel para download.

4. solis: 2. Proporcional Control

No sistēmas de controle proporcional, a aão de controle (tração do motor controlada por PWM) un proporcional ao valor do erro: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição é comparado com o ângulo desejado e este erro é multiplicado por uma konstante para obter qual será a potence fornecida ao motors. Por isso, conforme o braço se aproxima da posição desejada, a tração do motor é diminuida. Isso proporciona uma subida um pouco mais suave do que no system liga e desliga, porém também acarreta um erro em mode permanente (o braço se estabiliza em uma posição um pouco abaixo da desejada)

No código, por simplicidade, o erro é medido em graus e ação de controle é um número de 0 a 255, porém não há problem pois pode-se mudar a constante para corrigir este erro.

O codigo esta disponivel para download.

5. solis: 3. Kontrolējiet Proporcional-Integral Derivativo

Nav sistēmas PID, ação de controle leva em apsvērumi 3 raksturlielumi kļūdaini:

1- (Parcela Proporcional) O valor do erro assim como no controle proporcional.

2- (Parcela Integral) A soma dos valores de erro ao longo do tempo. Quanto maior o tempo em que há um valor de erro, maior a contribuição dessa parcela para a aço de controle.

3- (Parcela Derivativa) Variação instantânea do erro. Quanto mais vai erro varia no tempo, maior é and contribuição dessa parcela.

Com as konstantes sertifikāti, vai kontrole PID proporcija uma subida suave até o ângulo desejado e, devido a parcela integral, corrige qualquer erro em mode permanente.

O código está disponível para download.