MANUAL PARA O MODELO 505 – PÊNDULO INVERTIDO
Por: pedrognotaro • 7/9/2018 • Trabalho acadêmico • 3.845 Palavras (16 Páginas) • 168 Visualizações
MANUAL PARA O MODELO 505 – PÊNDULO INVERTIDO
- INTRODUÇÃO
Bem vindo a ECP, linha educacional de controle de sistemas. Esses sistemas são designados a fornecer uma visão dos princípios dos sistemas de controle, através de demonstrações e experimentações práticas. Cada um consiste em uma planta eletromecânica e um complemento completo de hardware e software de controle. A interface de usuário para o sistema é através de um ambiente amigável e versátil para janelas de PC que ofereçam suporte a uma ampla gama de especificações de controle, geração de trajetória, aquisição de dados e recursos de traçado. Os sistemas são projetados para acompanhar desde os cursos introdutórios até os mais avançados níveis de controle e suportam tanto o uso de alto nível (ou seja, especificação e execução direta do controlador) quanto os algoritmos detalhados escritos pelo usuário.
O aparelho do modelo 505 Pêndulo Invertido é um mecanismo único que promove grandes demonstrações e experimentos desafiadores tanto para estudos de controle na graduação quanto para pós-graduação. Tal design faz com que se deslize uma barra horizontal na presença de gravidade para balancear e controlar a posição da barra vertical. O mecanismo possui uma malha aberta instável (polo no semi-plano direito) e fase não mínima (zero também no semi-plano direito). Como um resultado é essencial um controle de realimentação para estabilidade e a estrutura do controlador precisa ser selecionada cuidadosamente devido as características de fase não mínima.
Obs: Zero= autovalor representado no numerador do sistema; Polo= autovalor representado no denominador do sistema. Ex:
[pic 1]
Zeros=[pic 2]
:Zero no semi plano esquerdo[pic 3]
: Zero no semi plano direito[pic 4]
Polos=[pic 5]
: Polo no semi plano esquerdo[pic 6]
: Polo no semi plano direito[pic 7]
Visão geral do sistema
O sistema todo em funcionamento compreende 3 subsistemas demonstrados na figura 1.1-1. O primeiro deles é a planta eletromecânica que consiste no mecanismo do pendulo invertido propriamente dito, com seus atuadores e sensores. É caracterizado com um servo motor DC, encoders de alta resolução, barra que desliza com baixo atrito, e peso do balanço ajustável.
[pic 8]
Figura 1.1-1. O Sistema de Controle Experimental
Depois vem a unidade de controle em tempo real que contém o processador de sinais digital (DSP) baseado no controlador em tempo real, as interfaces dos servos e atuadores, servo amplificadores e fontes auxiliares de energia. O DSP é capaz de executar as leis de controle em altas taxas de amostras permitindo que a implementação seja modelada tanto para tempos contínuos, quanto para discretos. O controlador também interpreta comandos de trajetória e suporta tais funções como aquisição de dados, geração de trajetória, vida útil do sistema e checagens de segurança. Uma matriz de portas logicas faz a decodificação do pulso codificado do controlador. Dois conversores auxiliares opcionais digitais para analógicos (D/A) promovem a medição em tempo real do sinal analógico amostrado. Esse controlador é um representativo da implementação de controle industrial moderna.
O terceiro subsistema é o programa executivo que opera num PC com sistema operacional Windows™ ou DOS. Este programa é a interface com o usuário ao sistema e suporta as especificações do controlador necessário, definição de trajetória, aquisição de dados, geração de gráficos e comandos de execução do sistema. A interface promove uma variedade de funções de maneira amigável e ainda sim com alta potência e precisão experimental.
- Visão Geral Manual
O capitulo 2, a seguir, descreve o sistema e dá instruções para sua operação. Seção 2.3 contém informações importantes a respeito da segurança e é mandatório que todos os usuários os leiam a priori para melhor utilização e manutenção do equipamento. O capitulo 3 é um guia de demonstração na qual é demonstrado todas as operações salientes do sistema, de maneira simples para o usuário. O capitulo 4 é encarregado de uma descrição da implementação em tempo real do sistema de controle, bem como discussões de várias implementações possíveis ou não neste sistema. O capitulo 5 apresenta as equações dinâmicas usadas para a modelagem do sistema de controle. Capitulo 6 dá alguns exemplos de experimentos incluindo identificação do sistema, disposição dos polos e controle por Regulador Quadrático linear (RQL ou LQR). Por terminar, o apêndice A dá alguns detalhes sobre o desenvolvimento das equações de modelagem da planta.
- Descrição do sistema e instruções de operação
Esse capitulo contem descrições e instruções de operação do software utilizado e mecanismo utilizado. As instruções de segurança dadas na seção 2.3 precisam ser lidas e entendidas por todos os usuários a priori para operar este equipamento.
2.1 Software executivo da ECP
O programa executivo da ECP é a interface do usuário com o sistema. Suas funções primárias suportam a utilização de vários algoritmos de parâmetros de controle (ganhos), especificando comandos de trajetória, seleção de dados a serem adquiridos e a especificação de como esses dados devem ser plotados. Em adição, outras funções como o salvamento da atual configuração do programa especificando as saídas analógicas das DAC’s também estão inclusas no programa.
2.1.1 Versão em DOS do programa executivo
2.1.1.1. Requisitos mínimos
Para a versão DOS, é necessário no mínimo 2 mb de RAM e 4 mb de disco rígido (HD). Todas as versões do sistema operacional DOS, funcionam o programa executivo (3.x, 4.x, 5.x e 6.x). Para tal é necessário um monitor VGA com gráficos VGA instalados no PC.
2.1.1.2. Processo instalação sistema DOS
É necessário copiar os dados do disquete/CD/DVD do programa para o PC, para isso utiliza-se o comando:
>COPY B:*.* C;
Na qual o programa será copiado para a pasta B do PC.
A seguir se faz necessário a instalação do mesmo:
>INSTALL
Dessa forma o programa será instalado, para a execução do mesmo é utilizado o comando:
>ECPDYN
O programa é baseado em várias abas que abrem janelas que podem ser acessadas tanto pelo mouse quanto por comandos no teclado.
Para o caso de não se utilizar um mouse, para a seleção dos itens das abas, utiliza-se o botão
2.1.2 Versão do Windows do programa executivo
2.1.2.1. Requisitos mínimos
O programa necessita de um PC com compatível com versão mínima Windows 3.1x ou Windows 95. É necessário no mínimo 8 mb de RAM e disco rígido (HD) de no mínimo 12 mb. A versão do Windows deve ser no mínimo 16-bits.
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