Sistema Pêndulo + Hélice: Controle De Posição: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Eksperimen untuk mempelajari lebih lanjut tentang mempelajari lebih lanjut "Eletrônica Industrial" no primeiro semestre de 2018, pelos alunos Eduardo Coelho dan Rodrigo Sousa, lakukan 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. Kontrol posio foi feito utilizando kontrol dos seguintes tipos: liga/desliga, proporcional (kp), e proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). Terakhir, untuk mengamati influenza dos diversos tipos de controle, dan dificuldade na sintonia de controladores.

Langkah 1: Seleo De Componentes E Materiais

Para construção do projeto, foram utilizados:

Eletrnica

2 Potenciômetro (R$1, 90)

1 Transistor MOSFET IRF1404 (R$8, 00)

1 Arduino uno (R$34, 90)

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

Cabos conectores (R$5, 00)

1 Resistor de 100 mili ohm (R$0, 20)

1 Motor DC 3.7V 48000RPM (R$4, 00)

Materi

Madeira balsa (dengan tergesa-gesa)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita isolat

soda

peralatan

Serra

Furadeira

Total custo: R$ 70, 00 (perkiraan)

Langkah 2: Montagem Do Sistema

Sebuah montase melakukan sistema é muito sederhana, mas uma atenção utama foi demandada para um componente muito sensitif: o transistor 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 haste do pêndulo, e varia com a descida e subida do mesmo.

**Dificuldades construtivas/Dicas:

Dasar untuk melakukan eksperimen, untuk membuat laser dengan MDF, dan laser.

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.

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

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

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

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

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O sistema liga o motor e o braço sobe;

A nova medição da posição do braço indica 50º;

O sistem desliga o motor e o braço desce;

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

O sistema liga o motor e o braço sobe.

Assim a posição do pêndulo é controlada por um "liga/desliga", deixando o sistem oscilante como pode ser visto no gráfico. Tidak ada vídeo, é possível observar atau funcionamento oscilante.

O codigo comentado esta disponivel para download.

Langkah 4: 2. Kontrol Proporsional

No sistema de controle proporcional, a ação de controle (trao do motor controlada por PWM) é proporsional ao valor do erro: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição é comparado com o ângulo desejado e este erro uma konstanta potensi fornecida ao motor. Oleh karena itu, sesuaikan dengan brao 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 rezim permanente (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 controle 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 untuk mengunduh.

Langkah 5: 3. Kontrol Turunan Proporsi-Integral

Tidak ada sistem PID, ação de controle leva em mempertimbangkan 3 características do erro:

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

2- (Parcela Integral) 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 controle.

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

Com as constantes certas, o controle PID proporciona uma subida suave até o ângulo desejado e, devido a parcela integral, corrige qualquer erro em rezim permanen.

Silakan unduh.