Texto completo
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| Autor(es): |
Elisa Gamper Vergamini
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Dissertação de Mestrado |
| Imprenta: | São Carlos. |
| Instituição: | Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) |
| Data de defesa: | 2024-02-22 |
| Membros da banca: |
Thiago Boaventura Cunha;
Andrea Calanca;
Marco Henrique Terra
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| Orientador: | Thiago Boaventura Cunha; Daniel Varela Magalhães |
| Resumo | |
A interação entre robôs e humanos em ambientes dinâmicos tem sido desafiadora para os projetistas. O controle desses eventos é feito a partir do controle da grandezas envolvidas, força e velocidade. Para tal, pode-se escolher controlar apenas a força ou, de maneira indireta, controlar a relação entre as duas variáveis a partir da impedância. Junto a esses aspectos, controladores vêm sendo estudados para robôs colaborativos, robôs com pernas e exoesqueletos, fazendo com que projetistas tenham dificuldade quanto a qual sistema de acionamento utilizar. Neste contexto, é conveniente oferecer uma comparação sistemática dos conjuntos controladores-atuadores, de modo a disponibilizar um guia que permita adequar a seleção desses elementos conforme a aplicação. Assim, o presente projeto de mestrado tem como objetivo realizar uma comparação sistemática em estabilidade e desempenho de controladores de força em atuadores elétricos e hidráulicos. Para atingir este objetivo, foi criada, construída e validada uma bancada experimental, junto com o desenvolvimento de uma metodologia de benchmarking que inclui uma série de métricas para avaliar desempenho, passividade e estabilidade dos sistemas desejados. A metodologia é aplicável a todos os tipos de atuadores e controladores. Sua abordagem permite o cálculo de métricas independente de cargas/ambientes. Ela foi implementada em três sistemas de atuação distintos: um motor DC, um motor elétrico linear (PMLSM) e um atuador hidráulico (servoválvula e cilindro). Vários controladores, incluindo diferentes variações de PIDs, compensação de velocidade de carga e observadores de distúrbios (DOB), foram testados para cada atuador. As métricas obtidas nos testes forneceram percepções sobre a influência de diferentes arquiteturas de controle no desempenho e estabilidade dos atuadores. Por exemplo, observou-se que o ganho derivativo afetou negativamente o motor elétrico linear, enquanto as compensações de velocidade de carga apresentaram mais melhorias para atuadores hidráulicos. Além disso, controladores lineares como o PID apresentaram desempenho inferior em sistemas com níveis mais elevados de não linearidades, como sistemas hidráulicos. Existem vantagens e desvantagens na utilização dos sistemas identificados na metodologia. Do lado positivo, estas funções de transferência permitem a inclusão de métricas que podem fornecer uma avaliação mais abrangente da estabilidade do sistema. Porém, é importante notar que essas métricas podem ser influenciadas por variáveis externas como atrito e incertezas nos dados experimentais usados nas identificações. Além disso, a utilização deste método possibilitou o cálculo mais rápido das métricas e a captura de informações importantes sobre o controle de força nos casos estudados. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 21/03373-9 - Comparação de sistemas de atuação hidráulicos e elétricos para robótica |
| Beneficiário: | Elisa Gamper Vergamini |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Mestrado |