Projeto Final Sistemas de Controle

UNIVERSIDADE DO AMAZONAS DEPARTAMENTO DE ELETRICIDADE SISTEMA DE CONTROLE Avaliação Projeto Domínio do Tempo Considerações Trabalho de Equipe com 02 participantes Entrega dos trabalhos 29032024 Projetar os controladores utilizando técnicas de projetos no domínio do tempo Apresentar os cálculos realizados as equações dos root loci necessários para o projeto com os pontos selecionados usando a função rlocfind para mostrar o ponto selecionado ganho e demais polos Mostrar gráfico de yt e rt em um único scope e ut em outro scope Avaliar o desempenho do controlador em função dos resultados obtidos e especificações requeridas 1a O esquema abaixo representa um Sistema de Controle de posição composto por Servomotor DC acoplado a uma antena parabólica através de uma caixa de redução de engrenagem Ra 80 Resistência de armadura 𝐿𝑎 15 𝑚𝐻 Indutância de armadura Kb 045 Vsrad Cte de fcem do motor KT 15 NmA Cte de torque do motor Jm 25 Kgm2 Inércia motor engr1 J2 0075 Kgm2 Inércia engr2 engr3 Bm 025 Nms Coef atrito rotor engr1 B2 0085 Nms Coef atrito engrs 2 e 3 B4035 Nms Coef atrito engr 4Antena 𝐽4 𝐷1𝐷2 2 Kgm2 Inércia engr4 antena Di Dezena aluno i N115 Número de dentes da engrenagem 1 N290 Número de dentes da engrenagem 2 N3 30 Número de dentes da engrenagem 3 N4160 Número de dentes da engrenagem 4 u ea Tensão de armadura y L Posição angular da antena Kp 005 vrad Cte Sensor posição 𝐾4 𝐷1𝐷2 3 K4 Ganho do Amplificador de Potência Eref Referência set point em Graus K1 Ganho da realimentação de posição K3 KpK1pi180 Ganho da unidade de referência a Projete um controlador P PD PI ou PID para obter erro de regime ao degrau igual a zero 0707 e tempo de acomodação ts 20 s Simule o sistema para rt t e faça a avaliação b Proponha um circuito eletrônico para sitetizar o controlador e determine os valores dos componentes de acordo com a sintonia do controlador 2a Agora considere 𝐺𝑠 10 𝑠 𝐷2 4 𝑠 𝐷1 10 𝑠2 𝐷1 𝐷2 8 𝑠 𝐷2 5 Projete um controlador de avanço oue atraso de fase tal que o erro de regime permanente ao degrau seja menor ou igual a 2 e 05 3a Formulação do Problema O desenho abaixo é um esquema de um Sistema de Movimentação de produtos de uma linha de produção industrial O sistema é composto por Subsistema de Força Motor DC Subsistema de Transmissão trem de engrenagens para redução de velocidade de rotação Subsistema de Deslocamento Esteira composta por Tambor rotativo Roletes de aço Correia Polia e Produto Subsistema de Controle Sensor de posição Sensor de Velocidade Sensor de Corrente Amplificador diferencial Controladores Proporcionais e Amplificador de potência Considerações 1 Motor DC controle por tensão de armadura 2 Entrada sinal de referência para a posição linear do produto na esteira 3 Saída Posição linear do produto na esteira 4 Sistema de transmissão engrenagens sem folgas 5 Polia e Roletes com massa desprezíveis sem deslizamento no contato com a correia da esteira 5 Engrenagens 2 e 3 são concêntricas e rigidamente acopladas 6 Engrenagem 1 rigidamente acoplada ao eixo do motor sua inercia já incorporada ao motor Jm 7 Engrenagem 4 acoplada ao tambor rotativo que puxa a esteira Momento de inercia do conjunto tambor engrenagem 4 é dado por J4 8 Correia inelástica não desliza sobre tambor e polia 9 O produto não desliza na esteira 10 0 sensor de posição é angular mas a referência é a posição linear desejada para o produto na esteira Onde Ra 10 Resistência de armadura La 125 mH Indutância de armadura Kb 045 Vsrad Cte de fcem do motor KT 15 NmA Cte de torque do motor Jm 08 Kgm2 Inércia motor engr1 J2 0075 Kgm2 Inércia engr2 engr3 B1 025 Nms Coef atrito mancal rotor B2 0085 Nms Coef atrito engrs 2 e 3 B4035 Nms Coef atrito engr 4Tambor 𝐽4 𝐷1𝐷2 2 Kgm2 Inércia engr4 Tambor 𝐾4 𝐷1 𝐷2 3 Ganho do Amp de Potência N120 Número de dentes da engrenagem 1 N275 Número de dentes da engrenagem 2 N325 Número de dentes da engrenagem 3 N480 Número de dentes da engrenagem 4 u ea Tensão de armadura y L Posição do angular da antena Kt 004 Vrads Cte Tacogerador Kp 005 vrad Cte Sensor posição Ki 10 Cte do sensor de corrente K1 K2 e K3 Ganhos de realimentações do controlador K5 005 Ganho da unidade de referência M 20Kg Massa do produto Rt 020 m Raio do Tambor Eref Referência set point a Modele a planta sistema em malha aberta por espaço de estado Adota como estados x1 ia x2 m x3 L como estados 𝑢𝑡 𝑒𝑎𝑡 e 𝑦𝑡 𝑥𝑡 xt posição do produto na esteira b Projete um controlador por realimentação de estados para o sistema de modo que se tenha comportamento subamortecidocom 0707 e n 5 rads e tenha erro de regime ao degrau igual a zero c Determine os valores dos componente do circuito de controle proposto d Projete um observador de estado e apresente simulação para mostar a convergência entre os estados do observador e planta Use 𝑥0 5 5 10𝑇 𝑒 𝑥0 0 0 0𝑇 e Apresente simulação da planta em malha fechada com o controlador projetado em b mas usando os estados do observador projetado em d Avalí os resultados