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http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/5848| Tipo de documento: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título: | Projeto mecânico e síntese do controlador de um pêndulo de Furuta |
| Título(s) alternativo(s): | Mechanical design and controller synthesis of a Furuta pendulum |
| Autor(a): | Yamane, Lucas de Souza |
| Orientador(a): | Chui, Danilo de Santana |
| Primeiro Coorientador: | Louzada Neto, Junout Martins |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Silva Neto, Gustavo Cunha da |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Martins, Paulo Roberto Oliveira |
| Resumo: | Esse trabalho apresenta o projeto e a construção de um Pêndulo de Furuta, sua modelagem matemática e aquisição de seus parâmetros físicos com posterior síntese e simulação de um método de controle através do regulador linear quadrático (LQR). O sistema de pêndulo invertido pode ser dividido em até dois subsistemas, o subsistema mecânico, composto pelo braço e pêndulo e o subsistema eletromecânico, composto pelo motor de corrente contínua (CC) - o atuador da planta. A modelagem do subsistema mecânico é realizada através do Lagrangiano do sistema. Já em relação ao modelamento do subsistema eletromecânico, a abordagem é realizada através da identificação das equações dinâmicas de seus componentes elétricos e mecânicos. A representação para ambos os subsistemas será feita em espaço de estados. Após a modelagem dos sistemas, o projeto de um sistema real será abordado, seus parâmetros serão obtidos através de métodos experimentais e matemáticos para as diferentes componentes dos subsistemas. A abordagem de controle através do LQR para o sistema controlável possui a finalidade de alocar os polos desse sistema em posições estratégicas, esse recurso se utiliza de um processo ótimo e exclui a tentativa e erro associada ao também conhecido método de Alocação de Polos. O controlador LQR busca minimizar ou não a função de custo do sistema, por meio da manipulação do erro em regime permanente e energia consumida pelo atuador. A simulação do método de controle apresentado nesse trabalho é capaz de gerar um controle satisfatório e robusto, possibilitando manipulação do desempenho do sistema e disponibilidade de energia do atuador para garantir essa operação através da função de custo. |
| Resumo em outro idioma: | This work presents the design and construction of a Furuta Pendulum, its mathematical modelling and acquisition of its physical parameters with subsequent synthesis and simulation of a control method using the linear quadratic regulator (LQR). The inverted pendulum system can be divided into two subsystems, the mechanical subsystem, consisting of a rotating arm and pendulum and the electromechanical subsystem, composed of the direct current (DC) motor - the plant actuator. The modelling of the mechanical subsystem is performed using the Lagrangian of the system. Regarding the modelling of the electromechanical subsystem, the approach is carried out through the identification of the dynamic equations of its electrical and mechanical components. The representation for both subsystems will be made in state space. After modelling the subsystems, the design of a real system will be covered, its parameters will be obtained through experimental and mathematical methods for the different components of the subsystems. The LQR control approach to the controllable system has the purpose of placing the poles of this system in strategic positions, this resource uses an optimal process and excludes the trial and error associated with the also known Pole Placement method. The LQR controller seeks to minimize or not the system cost function by manipulating the steady state error and energy expended by the actuator. The simulation of the control method presented in this work is capable of generating a satisfactory and robust control, allowing manipulation of the system’s performance and availability of energy for the actuator to guarantee this operation through the cost function. |
| Palavras-chave: | Modelagem de sistemas dinâmicos Dynamical systems modelling Pêndulo de Furuta Furuta pendulum Controlador LQR LQR controller |
| Área de conhecimento - CNPQ: | ENGENHARIAS |
| Idioma: | por |
| País de publicação: | Brasil |
| Faculdade, Instituto ou Departamento: | Departamento de Engenharia Mecânica da Faculdade de Tecnologia |
| metadata.dc.publisher.course: | Engenharia Mecânica - Bacharelado - Manaus |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/5848 |
| Vocabulário controlado: | Subsistema eletromecânico Método de Alocação de Polos Regulador linear quadrático Pêndulo invertido |
| Aparece nas coleções: | Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação - Engenharias |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| TCC_LucasYamane.pdf | TCC Engenharia Mecânica | 5,03 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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