Sistema Pêndulo + Hélice: Kontrola položaja: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Eksperimentirajte s desenvolvidom koji će trabalizirati disciplinu "Eletrônica Industrial", no premijeru semestra 2018, pelos alunos Eduardo Coelho i Rodrigo Sousa, do kursa zrakoplovstva na Sveučilištu Federal de Minas Gerais.

O "Sistem pêndulo + hélice: controle de posição" buscou uma abordagem prática de técnicas de controle para posicionar um pêndulo a part de uma posição de referência setada. Esse controle de posição foi feito usendondo controles dos seguintes tipos: liga/desliga, proporcional (kp), e proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). Konačno, za promatranje utjecaja dos diversosa tipos de controle i e dificuldade na sintonia de controladores.

Korak 1: Seleção De Componentes E Materiais

Para construção do projeto, za korištenje:

Eletrônica

2 potencijala (1,90 USD)

1 Tranzistor Mosfet IRF1404 (8 USD, 00 USD)

1 Arduino uno (34,90 USD)

1 Bateria Lipo (3,7 V) (15 USD, 00 USD)

Cabos conectores (5,00 USD)

1 otpornik od 100 mili ohma (0, 20 USD)

1 DC DC 3,7 V 48000 o / min (4 USD, 00 USD)

Materiais

Madeira balsa (para žurba)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita isolante

Cola

Equipamentos

Serra

Furadeira

Ukupno: 70,00 USD (otprilike)

Korak 2: Montaža do sistema

Montaža za sistem i jednostavne upravljačke sisteme zahtijeva posebnu potrebu za komponentama osjetljivih senzora: o tranzistorskom MOSFET -u. 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 žurba do pêndulo, e varia com a descida e subida do mesmo.

** Dificuldades construtivas/Dicas:

Osnova za eksperimentiranje, izrađena od MDF -a s laserom, i ljestvica tavanskih grafika sa laserom.

O motoru, ako ne učinite ništa drugo, ako želite "emendado" com fita krep i pedaços de madeira para que a hélice, ao girar, não encostasse madeira i pudesse gerar empuxo corretamente.

Žurno deve ser longa o dovoljnim parama za empuxo do motor seja o zadovoljavajućim para eleva-la. (braço de alavanca).

É muito importete que o terra da bateria seja o mesmo terra do Arduino. Ovo je sistem koji nije u ligi.

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

Na primjeru estratégia de controle utilizada, inspirados eksperimentos semelhantes, foi implementado um controle que, partir da referência (do potenciômetro de referência) e da medição da posição do pêndulo, ligava ili motor caso ele estivesse abaixo da referenca-o desgava-des ega-da desi-referenca sua posição ultrapassasse a mesma. Na primjer:

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O sistemu liga ili motornim i bračnim sobama;

Nova medição da posição do braço indica 50º;

O sistemu desliga o motoru e ili braço desce;

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

O sistemu liga ili motornim i bračnim sobama.

E assim a poziciço do pêndulo é controlada por um "liga/desliga", deixando o sistemu oscilante como pode serto visto no gráfico. No vídeo, é possível observar o funcionamento oscilante.

O codigo komentaru esta disponivel para download.

Korak 4: 2. Controle Proporcional

Nema sistema za upravljanje proporcionalno, za upravljanje kontrolerom (tração do motorne kontrole putem PWM -a) i proporcionalno ao hrabrost do greške: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição à comparado com o ângulo desejado e este erro é multiplicado por uma constante para obter qual ser a potencia fornecida ao motor. Por isso, conforme o braço se aproxima da posição desejada, tração do motor é diminuida. Isso proporciona uma subida um pouco mais suave do que no system liga e desliga, porém também acarreta um erro em mode permanentte (o braço se estabiliza em uma posição um pouco abaixo da desejada)

No codigo, pojednostavljeno, ili greška u medido em graus i ação de controle u numeru od 0 do 255, porém não há problem pois pode-se mudar a constante para corrigir este erro.

O codigo esta disponivel para download.

Korak 5: 3. Controle Proporcional-Integral Derivativo

Nema PID sistema, a kontrola leva em uzima u obzir 3 značajke koje čine grešku:

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 doprinosi dessa parcela para ação de controle.

3- (Parcela Derivativa) Varijanta trenutna pogreška. Quanto mais o erro varia no tempo, maior é a doprinosi dessa parcela.

Com as constantes certas, ili PID proporcional uma subida suave até o ângulo desejado e, devido parcela integral, corrige qualquer erro em mode permanent.

O codigo está disponível para download.