Sistema Pêndulo + Hélice: Controle De Posição: Hatua 5

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

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 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 tipos: liga / desliga, proporcional (kp), e proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). Fomu ya mwisho, ikiwa ni pamoja na athari za aina mbalimbali za maendeleo, ni dificuldade na sintonia de controladores.

Hatua ya 1: Seleção De Componentes E Materiais

Para construção do projeto, foram utilizados:

Eletrônica

2 Potenciômetros (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)

Mionzi ya Cabos (R $ 5, 00)

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

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

Materia

Madeira balsa (kwa haraka)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita isolante

Cola

Vifaa

Serra

Furadeira

Jumla ya Custo: R $ 70, 00 (aproximado)

Hatua ya 2: Montagem Fanya Sistema

Ujumbe hufanya sistema é muito simples, mas uma atenção especial foi demandada for um componente muito sensível: o transistor MOSFET. Wakati huohuo watu wanatafuta huduma hiyo, ikiwa watafanya hivyo, watafanya kazi kwa watu wengine, kwa hivyo watafikia malengo yao ya kuingia ndani.

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

** Dificuldades construtivas / Dicas:

Msingi wa kufanya majaribio, kwa kutumia vifaa vya MDF na laser, na kufanya kazi kwa njia ya laser.

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

Upendo wa haraka unastahili kufanya kazi kwa haraka ili kufanya mazoezi ya magari kwa sababu ya kutosha. (braço de alavanca).

É muito muhimu kama vile terra da bateria seja o mesmo terra do Arduino. Sem isso o sistema não liga.

Hatua ya 3: 1. Sistema De Controle De Posição Liga / Desliga

Na primeira estratégia de controle utilizada, inspirados por experimentos semelhantes, for the implementado um controle que, a partir of referência (do potenciômetro de referência) kwa muda mrefu na kwa muda mrefu, kwa sababu ya ufuatiliaji wa magari ya kila siku inaweza kutumika. sua posição ultrapassasse mesma. Mfano:

Kuweka 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 sistema desliga o motor e o braço desce;

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

O sistema liga o motor e o braço sobe.

E assim a posição do pêndulo é controlada por um "liga / desliga", deixando o sistema oscilante como pode ser visto no gráfico. Hakuna video, ni uwezekano wa kutazama tu funcionamento oscilante.

O codigo comentado esta disponivel para download.

Hatua ya 4: 2. Udhibiti wa Kimila

Hakuna sistema de controle proporcional, ação de controle (tração do motor controlada por PWM) au 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 constante para obter 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 utawala permanent (o braço se establishiliza em uma posição um pouco abaixo da desejada)

No código, for simplicidade, au erro é medido em graus e ação de controle ni um número de 0 a 255, tafadhali tafadhali fikiria suala hili kwa sababu unakabiliwa na hali hiyo.

O codigo esta disponivel para download.

Hatua ya 5: 3. Controle Proporcional-Integral Derivativo

Hakuna sistema PID, ação de controle leva em kuzingatia mahususi 3 makala:

1- (Parcela Proporcional) O shujaa kufanya erro assim como hakuna 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) Variação instantânea do erro. Quanto mais o erro varia no tempo, maior é a contribuição dessa parcela.

Kuja kama vyeti vya mara kwa mara, ambayo inadhibitisha mpango wa PID unaosimamia utafanyika kwa muda mrefu, na kujumuisha sehemu muhimu ya porcelaisi, kufuzu sifa ya serikali.

O código está disponível para download.