Sistema Pêndulo + Hélice: Controle De Posição: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

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

O "Sistema pêndulo + hélice: control de posição" buscou uma abordagem prática de técnicas de control para posicionar um pêndulo a partir de uma posição de referência setada. Esse control de posição foi feito utilizando controles dos seguintes tipos: liga/desliga, proporcional (kp), e proporcional-integral-derivative (kp, kd, ki). בסופו של דבר, נוכל לצפות בהשפעות שונות ובקרות, ולהתמודד עם סינטוניה.

שלב 1: Seleção De Componentes E Materiais

Paração do projeto, foram utilizados:

אלטרוניקה

2 פוטנצ'ומטרוס ($ 1, 90)

טרנזיסטור Mosfet IRF1404 (R $ 8, 00)

אחד Arduino uno (R $ 34, 90)

1 Bateria Lipo (3.7 V) (R $ 15, 00)

קונבקטורים של קאבוס (R $ 5, 00)

1 נגד של 100 מילי אוהם (R $ 0, 20)

1 מנוע DC 3.7V 48000 סל ד (R $ 4, 00)

Materiais

בלסה מדיירה (para a hast)

MDF (para o suporte do pêndulo)

פיטה מבודדת

קולה

Equipamentos

סרה

פוראדירה

סך כל קסטו: R $ 70, 00 (בערך)

שלב 2: Montagem Do Sistema

דוגמאות למערכות הדוגמאות של מערכת ההפעלה, והן יכולות להיות מיוחדות במיוחד עבור רכיבים מורכבים: או טרנזיסטור 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.

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

** Dificuldades construtivas/Dicas:

בסיס להתנסות, foi fabricado em MDF com corte a laser, e a escala de graus também foi gravada com לייזר.

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

A haste deve ser longa o suficiente para que o empuxo do motor seja o suficiente para elevá-la. (braço de alavanca).

É muito importante que o terra da bateria seja o mesmo terra do Arduino. Sem isso o sistema não liga.

שלב 3: 1. מערכת הביקורת דה פוסיצ'ה ליגה/דסליגה

Na primeira estratégia de control utilizada, inspirados por experimentos semelhantes, foi implementado um control que, a partir da referência (do potenciômetro de referência) e da medição da posição do pêndulo, ligava o motor caso ele estivesse abaixo da referência deslig sua posição ultrapassasse a mesma. לדוגמא:

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O systema liga o motor e o braço sobe;

A nova medição da posição do braço indica 50º;

O sistema desliga o motor e o braço desce;

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

מערכת ההרשמה או המנוע.

E assim a posição do pêndulo é controlada por um "liga/desliga", deixando o sistema oscilante como pode ser visto no gráfico. אין וידיאו, או אפשרות תצפית או פונקציות אוסילנטיות.

O codigo comentado esta disponivel להורדה.

שלב 4: 2. שליטה פרופורציונלית

אין מערכת בקרה פרופורציונלית, אמצעי בקרה (תנועה של שליטה מוטורית על ידי PWM), אחוזי אחוזי ערך: אירועים אחידים במערכות קבועות ושוערות a potencia fornecida ao motor. 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 sistema liga e desliga, porém também acarreta um erro em regime permanentente (o braço se estabiliza em uma posição um pouco abaixo da desejada)

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

O codigo esta disponivel להורדה.

שלב 5: 3. שליטה ב- Derivativo Proporcional-Integral

אין מערכת PID, מערכת הביקורת יכולה לשקול 3 תכונות עיקריות:

1- (Parcela Proporcional) O valor do erro assim como no control 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 ação de control.

3- (Parcela Derivativa) A variação instantânea do erro. Quanto mais o erro varia no tempo, maior é a contribuição dessa parcela.

Com as constes certas, o control PID proporciona uma subida suave até o ângulo desejado e, devido a integral parcela, corrige qualquer erro em permanent permanent.

O código está disponível for download.