Sistema Pêndulo + Hélice: Controle De Posição: 5 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Este Experimentto foi desenvolvido como trabalho prático da disciplina "Eletrônica Industrial" no prime semestre de 2018, Eduard Coelho és Rodrigo Sousa, az 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). Végső, foi observado a influençncia dos diversos tipos de controle, e a dificuldade na sintonia de controladores.

1. lépés: Seleção De Componentes E Materiais

Projektálás, felhasználás:

Eletrônica

2 Potenciômetros (R $ 1, 90)

1 tranzisztor Mosfet IRF1404 (R $ 8, 00)

1 Arduino uno (34, 90 USD)

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

Cabos konnektorok (R $ 5, 00)

1 ellenállás 100 mili ohm (0, 20 USD)

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

Materiais

Madeira balsa (gyorsan)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita izolante

Kóla

Equipamentos

Serra

Furadeira

Összesen: R $ 70, 00 (kb.)

2. lépés: Montagem Do Sistema

A rendszer összeszerelése egyszerű és egyszerű, a rendszer különös igényeket támaszt a komponensekhez: MOSFET tranzisztor. 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 siete do pêndulo, e varia com a descida e subida do mesmo.

** Dificuldades construtivas/Dicas:

A kísérlet alapja, az MDF com lézer, és az escala de graus também foi gravada com lézer.

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 and pudesse gerar empuxo corretamente.

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

Ez az akkumulátor fontos része az akkumulátornak vagy a mesmo terra do Arduino -nak. Sem isso o system não liga.

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

Az elsődleges estratégia de controle utilizada, az inspirációk a kísérletek semelhantes, a foi implementado um controle que, a partir da referência (do potenciômetro de referência) és a da medição da posição do pêndulo, ligava o motor caso ele estivesse abaixo da refer-oe ecia sua posição ultrapassasse a mesma. Például:

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O rendszer liga vagy motor e o braço sobe;

A nova medição da posição do braço indica 50º;

O rendszer desliga vagy motor e o braço desce;

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

O rendszer liga vagy 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. Nincs videó, é megfigyelés figyelhető meg, vagy oscilante funkció.

O codigo comentado esta disponivel para download.

4. lépés: 2. Proporcional Controle

No system de controle proporcional, a aão de controle (tração do motor controlada por PWM) é 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 qual será 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 system liga liga and desliga, porém também acarreta um erro em rendszer 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 aão 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. lépés: 3. A Proporcional-Integral Derivativo vezérlése

No system PID, a aão de controle leva em harkítás 3 karakterisztika hibás:

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 ação de controle.

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

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

O código está disponível para download.