Sistema Pêndulo + Hélice: Đối đầu De Posição: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Este Experio foi desenvolvido como trabalho prático da kỷ luật "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: Controlle de posição" buscou uma abordagem prática de técnicas de Controlle para posicionar um pêndulo a partir de uma posição de referenceência setada. Esse controlle de posição foi feito Operatingizando controlles dos seguintes tipos: liga / desliga, tương xứng (kp), e tương xứng-tích phân-dẫn xuất (kp, kd, ki). Finalmente, foi Observado a influência dos supersos tipos de Controlle, e a dificuldade na sintonia de controladores.

Bước 1: Seleção De Componentes E Materiais

Para construção do projeto, foram usedizados:

Eletrônica

2 Potenciômetros (R $ 1, 90)

1 Transistor Mosfet IRF1404 (R $ 8, 00)

1 Arduino una (R $ 34, 90)

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

Cabos hình nón (R $ 5, 00)

1 Điện trở 100 mili ohms (R $ 0, 20)

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

Materiais

Madeira balsa (para a vội vàng)

MDF (para o suporte do pêndulo)

Fita cô lập

Cola

Trang bị

cái cưa

Furadeira

Tổng số Custo: R $ 70, 00 (aproximado)

Bước 2: Montagem Do Sistema

Một bản dựng phim do Sistema é muito simples, mas uma atenção especial foi demandada para um componente muito sensível: 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 referenceência, no desenho, na verdade se encontra na haste do pêndulo, e varia com a descida e subida do mesmo.

** Dificuldades construtivas / Dicas:

Một cơ sở làm thử nghiệm, foi Fabricado em MDF com corte a laser, e a leo thang la 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 madeira e pudesse gerar empuxo corretamente.

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

É muito importante que o terra da bateria seja o mesmo terra do Arduino. Sem isso o sistema não dây chằng.

Bước 3: 1. Sistema De Tranh giành De Posição Liga / Giải bóng đá

Na primeira estratégia de Controlle useizada, inspirados por Experios semelhantes, foi implementado um Controlle que, a partir da refência (do potenciômetro de referenceência) e da medição da posição do pêndulo, ligava o motor caso ele estivesse abaixo da reference-ocia e desligava sua posição ultrapassasse a mesma. Por exelo:

Foi setada uma posição na referenceência de 45º;

O pêndulo inicialmente se encontrava a 0º;

O Sistema liga o motor e o braço sobe;

A nova medição da posição do braço indica 50º;

O Sistema desliga o motor e o braço xuống;

Mede-se novamente e o braço dowu 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. Không có vídeo, é possível Observar o funcionamento oscilante.

Hỡi codigo comentado esta disponivel para download.

Bước 4: 2. Kiểm soát tỷ lệ thuận

Không có hệ thống điều khiển theo tỷ lệ, ação để kiểm soát (tração do điều khiển động cơ bởi PWM) é tương ứng ao valor do erro: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição é comparado com o ângulo desejado e este erro é multilicado por uma hằnge para obter chất lượng será một động cơ ao potencia fornecida. Por isso, conforme o braço se aproxima da posição desejada, một tração do motor é diminuida. Isso ratiociona uma subida um pouco mais suave do que no sistema liga e desliga, porém também acarreta ô erro em chế độ vĩnh viễn (o braço se settingiliza em uma posição um pouco abaixo da desejada)

No hasdigo, por simplicidade, o erro é medido em graus e a ação de controlle é um número de 0 a 255, porém não há có vấn đềma độc pode-se mudar a hằng số e para corrigir este erro.

O codigo esta disponivel para download.

Bước 5: 3. Điều khiển Derivativo Proporcional-Integral

No Sistema PID, ação de control leva em coiração 3 características do erro:

1- (Parcela Proporcional) Hỡi người dũng cảm do lỗi lầm đồng hóa không có sự kiểm soát theo tỷ lệ.

2- (Phần tích phân) A soma dos valores de erro ao longo do tempo. Quanto maior o tempo em que há um valor de erro, maior a Contribuição tráng miệng parcela para a ação de Control.

3- (Parcela Derivativa) A variação tức thời do erro. Quanto mais o erro varia no tempo, maior é a Contribuição món tráng miệng bưu kiện.

Com as hằng số certas, o kiểm soát PID tương ứng với uma subida suave até o ângulo desejado e, devido một tích phân bưu kiện, corrige Qualquer erro em mode vĩnh viễn.

O código está disponível para download.