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Este projecto insere-se num programa de criação de um laboratório de Controlo Automático Remoto, já em curso. Trata-se de um trabalho que dará continuidade ao apetrechamento do Laboratório de Controlo Automático do Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial da FEUP (DEMEGI), no sentido de pôr à disposição da comunidade, em particular da comunidade estudantil, um ambiente laboratorial com possibilidade de interacção, constituído por unidades didácticas baseadas em diferentes soluções tecnológicas.
Em Engenharia existe um conjunto bastante alargado de sistemas que, por natureza, são estáveis, sendo a aplicação de estratégias de controlo tendentes, principalmente, a optimizar o seu desempenho. No entanto, na presença de fenómenos não lineares, de ruído e de perturbações não desprezáveis, o seu desempenho pode deteriorar se drasticamente não conferindo grandes propriedades de robustez.
Existem outros sistemas que além de apresentarem todos os problemas associados aos sistemas estáveis, são instáveis por natureza. O pêndulo invertido insere-se neste grupo, sendo um suporte físico de extrema importância para a o estudo do problema da estabilização de sistemas não lineares instáveis, e aplicações de estratégias de controlo que permitam fazer o seguimento de trajectórias, garantindo uma certa imunidade a perturbações e incertezas de modelação.
Algoritmos de controlo robusto baseados em métodos de síntese de controlo linear (por exemplo as técnicas de controlo Hinf, QFT e CRONE) ou as técnicas de controlo não linear (por exemplo as técnicas de controlo por estrutura variante -VSC) podem ser explorados com maior eficácia.
A plataforma experimental fará uso de uma estrutura já existente, constituída, no essencial, por um pêndulo livremente articulado num eixo horizontal, montado sobre um carro móvel guiado em translação. O pêndulo é composto de uma haste articulada numa das suas extremidades e por um cursor que pode ser posicionado ao longo da haste  |
Summary
Este projecto insere-se num programa de criação de um laboratório de Controlo Automático Remoto, já em curso. Trata-se de um trabalho que dará continuidade ao apetrechamento do Laboratório de Controlo Automático do Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial da FEUP (DEMEGI), no sentido de pôr à disposição da comunidade, em particular da comunidade estudantil, um ambiente laboratorial com possibilidade de interacção, constituído por unidades didácticas baseadas em diferentes soluções tecnológicas.
Em Engenharia existe um conjunto bastante alargado de sistemas que, por natureza, são estáveis, sendo a aplicação de estratégias de controlo tendentes, principalmente, a optimizar o seu desempenho. No entanto, na presença de fenómenos não lineares, de ruído e de perturbações não desprezáveis, o seu desempenho pode deteriorar se drasticamente não conferindo grandes propriedades de robustez.
Existem outros sistemas que além de apresentarem todos os problemas associados aos sistemas estáveis, são instáveis por natureza. O pêndulo invertido insere-se neste grupo, sendo um suporte físico de extrema importância para a o estudo do problema da estabilização de sistemas não lineares instáveis, e aplicações de estratégias de controlo que permitam fazer o seguimento de trajectórias, garantindo uma certa imunidade a perturbações e incertezas de modelação.
Algoritmos de controlo robusto baseados em métodos de síntese de controlo linear (por exemplo as técnicas de controlo Hinf, QFT e CRONE) ou as técnicas de controlo não linear (por exemplo as técnicas de controlo por estrutura variante -VSC) podem ser explorados com maior eficácia.
A plataforma experimental fará uso de uma estrutura já existente, constituída, no essencial, por um pêndulo livremente articulado num eixo horizontal, montado sobre um carro móvel guiado em translação. O pêndulo é composto de uma haste articulada numa das suas extremidades e por um cursor que pode ser posicionado ao longo da haste variando, desta forma, a posição do centro de massa. O sistema permite ainda a introdução de uma folga entre o carro e o eixo do pêndulo, regulada e medida através de um LVDT de Solartron com curso de 15 mm. A motorização do carro é assegurada por um servo motor brushless da Parker Hannifin Corporation, associado a um servo drive do mesmo fabricante, através de uma cadeia cinemática formada por um redutor, de folga reduzida que, através de uma polia, acciona uma correia trapezoidal solidária com o carro.
No âmbito do projecto haverá que aproveitar a estrutura mecânica existente, sendo necessário implementar toda a parte eléctrica e electrónica de segurança, de potência e de condicionamento de sinal.
O controlo do sistema será realizado através de um controlo em tempo real, recorrendo ao módulo Real Time Windows, disponível na aplicação Matlab-Simulink. O desenvolvimento respeitante à elaboração das leis de controlo será realizado com a ajuda da mesma aplicação, onde se poderá recorrer a diversas toolboxes dedicadas permitindo, por sua vez, utilizar o Simulink para a sua rápida implementação dentro de um ambiente gráfico.
O sistema de comando, monitorização e aquisição de sinal será implementado num computador, no qual será montada uma carta de I/O PCI. Esta base de hardware e software permitirá a flexibilidade necessária nas tarefas de controlo, de uma forma rápida e cómoda a partir de uma aplicação Web.
Com este projecto pretende se iniciar os alunos de pré-graduação na investigação científica. Trata-se de um projecto pluridisciplinar que envolve as áreas da Electricidade e Electrónica, Controlo Automático, Informática e Projecto de Sistemas de Automação.
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