Sistema Pêndulo + Hélice: Controle De Posição: 5 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Este experimento foi desenvolvido como trabalho prático da disiplina "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. Ang kontrol ng kontrol ng posesyon ay nakakontrol ng mga tip ng tip: liga / desliga, proporcional (kp), at proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). Sa wakas, naobserbahan ang isang impluwensyang dos diversos tipos de controle, at isang pagbabago sa sintonia ng controladores.

Hakbang 1: Seleção De Componentes E Materiais

Para sa 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)

Mga Cabor conectores (R $ 5, 00)

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

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

Materiais

Madeira balsa (para sa pagmamadali)

MDF (para sa suporte do pêndulo)

Fita isolante

Cola

Equipamentos

Serra

Furadeira

Kabuuang Custo: R $ 70, 00 (aproximado)

Hakbang 2: Montagem Do Sistema

Ang isang montagem na sistema ay muito na pinasimple, para sa lahat ng mga espesyalista na kinakailangan para sa mga bahagi ng iyong sensor: 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:

Ang isang batayan ay nagsasagawa ng eksperimento, tulad ng MDF para sa isang laser, at isang escala de graus também foi gravada com 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 ginawaira e pudesse gerar empuxo corretamente.

Isang pagmamadali na maghanap ng sapat o sapat para sa empuxo na gawin ang motor o mag-asawa para sa mataas na lugar. (braço de alavanca).

É muito important que o terra da bateria seja o mesmo terra do Arduino. Kaya't hindi mo ito nalalaman.

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

Na primeira estratégia de controle utilizada, inspirados por experimentos 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 abaixo da referência e desligava-o caso sua posição ultrapassasse a mesma. Bilang halimbawa:

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O sistema liga o motor e o braço sobe;

Ang isang 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;

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. Walang vídeo, ito ay maaaring obserbahan o funcionamento oscilante.

O codigo comentado esta disponivel para ma-download.

Hakbang 4: 2. Controll Proporcional

Walang sistema ng proporsyonal na proporsyonal, isang kontrata (pagpapatakbo ng motor controlada sa PWM) na proporcional ao valor do erro: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição é compado com o ângulo desejado e este erro é multiplicado por uma Constante para obter qual será isang potencia fornecida ao motor. Sa gayon, sumunod sa talino ng aproxima da posição desejada, isang tração do motor é diminuida. Ang proporciona na ito ay nasa ilalim ng lahat ng mga post na maisagawa para sa mga sistema ng serbisyo, na itinaguyod ng isang rehimen na permanenteng rehimen (o ang pagtataguyod ng lahat ng mga ito sa lahat ng mga poste)

Walang código, por simplicidade, o erro é medido em graus e a ação de controle é um número de 0 a 255, bilang isang problema ng problema sa pode-se mudar a Constante para sa pagwawasto ng erro.

O codigo esta disponivel para ma-download.

Hakbang 5: 3. Kontrolin ang Proporcional-Integral Derivativo

Walang sistema PID, isang ação de controle leva sa tingin ng 3 características do erro:

1- (Parcela Proporcional) O lakas ng loob na gawin ang como no propolecional proporcional.

2- (Parcela Integral) Isang soma dos valores de erro ao longo do tempo. Quanto maior o tempo em que há um valor de erro, mula sa isang contribuição dessa parcela para a ação de controle.

3- (Parcela Derivativa) Isang variação instantânea do erro. Quanto mais o erro varia no tempo, mula sa iyo ay isang contribuição dessa parcela.

Tulad ng pare-pareho ng mga sertipiko, o controle ang PID proporciona uma subida suave até ng ângulo desejado e, devido a parcela integral, corrigeququer erro em rehimen permanente.

O código está disponível para sa pag-download.