Controle digital de posição com redução de ordem da planta aplicado a uma cúpula de observatório astronômico
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Data
2019
Resumo
Este trabalho propõe a aplicação de um método de controle digital de posição em um Motor
de Corrente Contínua de Ímãs Permanentes com escovas (MCCIP), aplicado a uma cúpula de
observatório astronômico, utilizando controlador clássico de tempo discreto. Uma revisão de
literatura sobre servomecanismos, desde os seus componentes básicos até o sistema de
controle é apresentada, visando contextualizar o tema proposto. Em seguida são descritos os
procedimentos metodológicos que incluem a modelagem matemática do MCCIP, processo de
redução de ordem do sistema, projeto de controle para este sistema e acionamento elétrico do
motor. O controlador foi projetado por meio do método de sintonização por Lugar
Geométrico das Raízes (LGR), utilizando como ferramenta de projeto o sisotool do software
MATLAB®. A validação do modelo matemático e a simulação computacional do controlador
foi realizada no software PSIM®. Enquanto que o acionamento preliminar do MCCIP, foi
efetuado no software PROTEUS®. Por fim, são apresentados os valores paramétricos obtidos
em ensaios, os resultados de simulação das malhas de controle para rastreabilidade de posição
e o comportamento do controlador no protótipo desenvolvido. Como resultado final, o
controlador se mostrou adequadamente projetado, mesmo com o atuador apresentando
problemas de limitação mínima no esforço do controlador devido à queda de tensão nas
escovas.
Abstract/Resumen
This work proposes the application of a digital position control method in a brushed
permanent magnet direct current motor (PMDCM), applied to an astronomical observatory
dome using a classic discrete time controller. A literature review on servomechanisms, from
its basic components to the control system is presented, aiming to contextualize the proposed
theme. The following are the methodological procedures that include the PMDCM
mathematical modeling, system order reduction process, control design for this system and
electric motor drive. The controller was designed using the Geometric Root Location tuning
(GRT) method, using as a design tool the sisotool of the MATLAB® software. The validation
of the mathematical model and the computer simulation of the controller was performed using
the PSIM® software. While the preliminary activation of the MCCIP was performed in the
PROTEUS® software. Finally, the parametric values obtained in the tests, the control loop
simulation results for position traceability and the controller behavior in the developed
prototype are presented. As a final result, the controller proved to be properly designed, even
with the actuator experiencing minimal limitation problems in controller effort due to voltage
drop on the brushes.
Instituição
Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões