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Control Labs Experiment 01-开源
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2021-06-28
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实验 01 文件,动态和控制系统实验室。 识别直流电机参数。 实验文件 01. 动态控制实验室。 直流电机参数的识别。
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Laboratório de Controle Dinâmico
____________________________________________________________
Experimento 1
Identificação de Parâmetros de Motor de Corrente Contínua
____________________________________________________________
Grupo X2: Data de Realização do Experimento: 17/09/2015;
Alexandre Correia, Bancada Utilizada: Base Linear Quanser IP02;
Alexandre Willik,
Matheus Cruz Crestani, 120129647;
Universidade de Brasília
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
Laboratório de Controle Dinâmico
1) Objetivos: Realizar identificação de parâmetros de uma planta de base linear IP02, aproximada de um
sistema de primeira ordem, incluindo efeitos de zona morta no modelo, comparando posteriormente os
resultados com o esperado pela literatura.
2) Introdução
2.1) Modelo para Planta em Estudo
Motores de corrente contínua respondem por inúmeros sistemas na engenharia, compreender suas
características para sistemas de controle implica em melhor modelá-lo. Um motor de corrente contínua pode ser
aproximado de um sistema de primeira order assim na equação (1):
Ω
(
s
)
=
Km
τs+1
Va
(1)
Em que
Ω
consiste na sua velocidade angular, K
m
seu ganho em regime,
τ
a constante de tempo do sistema e
Va
a tensão de alimentação do motor.
1.2) Não-Linearidades
Esse modelo, no entanto, não se mostra próximo ao que ocorre em sistemas reais, devido ao que é chamado de
zona morta. Devido uma série de não-linearidades inerentes de sistemas físicos(monteiro, 2003), projetistas de
sistemas de controle são forçados a incluirem esses efeitos em seus cálculos, os mais comuns são:
Saturação: como a natureza esta limitada a uma faixa de valores para as suas grandezas que nela manifestam,
sistemas fisicos não são diferentes, um motor não pode elevar sua velocidade angular indiscriminadamente a
medida que este seja submetido a tensões maiores, há um limite, esse limite é a saturação.
Universidade de Brasília
Faculdade de Tecnologia
Departamento de Engenharia Elétrica
Laboratório de Controle Dinâmico
Zona Morta: não-linearidades do tipo zona morta decorrem de fenômenos de atrito, entre os mais recorrentes
são atrito estático, em que duas superfícies submetidas a uma força não se movem uma em relação a outra,
atrito dinâmico, quando as duas superfícies se movem uma em relação a outra ao serem submetidas a uma
força, e efeito stribeck, em sistemas com fluídos agindo como interface entre duas superfícies(atuadores com
camada lubrificante espessa) surge forças hidrodinâmicas significativas(Sanca, 2006). Nesse estudo é
considerado que o atrito estático contribui mais efetivamente para a zona morta se manifestando como a
equação (2).
Y
(
s
)
=
{
U
(
s
)
+δa, para U
(
s
)
>δa
0 , paraδb<U
(
s
)
<δa
U
(
s
)
−δb, paraU
(
s
)
<δb
(2)
A equação (2) pode ser melhor visualizada no gráfico da figura 1:
1_Figura: Representação da não-linearidade de zona morta, considerando apenas atrito estático;
Note no gráfico (1) e na equação (2) que
δa
não necessariamente é iqual a
δb
, e podem até mesmo variar com o
tempo(Kokotovic and Tao, 1994) em sistemas mecânicos dado o desgaste entre superfícies.
Tratar não-linearidades significa compensá-las de forma que o sistema físico submetido a excitação responda
como esperado segundo o modelo linear. Para a zona morta isso pode ser feito com um ajuste na entrada do
sistema representado na equação (3):
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