Candidato: Cristiano Cardoso Locateli

Programa: UFSC / POSMEC

Data: Agosto de 2011

Orientador: Edson Roberto De Pieri

Coorientador: Victor Juliano De Negri

Resumo: Este trabalho apresenta o estudo teórico-experimental de um sistema servopneumático de controle de posição com acionamento por válvula direcional on/off de rápida comutação e a proposta de uma nova forma de implementação de duas metodologias de controle para o sistema. Devido aos custos que representam o uso de válvulas proporcionais em sistemas servopneumáticos de controle de posição, nota-se que há a possibilidade de redução de valores do sistema com o emprego de válvulas direcionais on/off de rápida comutação. Inicialmente, é realizada uma breve introdução dos sistemas servo pneumáticos e, na seqüência, é apresentada a modelagem matemática do sistema tanto para auxiliar no projeto do controlador quanto para a implementação do modelo teórico para simulação do sistema. A modelagem matemática do sistema consiste em equacionar os principais componentes, como a válvula direcional on/off, a válvula reguladora de vazão, a tubulação que une as duas válvulas e o atuador pneumático. São propostas duas metodologias de controle para o sistema. A primeira é um controlador PID associado à técnica de modulação por largura de pulso (PWM), onde é realizada uma compensação da zona de saturação da válvula. A segunda é um controle por estrutura variável por modos deslizantes. Nos resultados são apresentados estudos sobre o comportamento dinâmico da válvula direcional on/off, um comparativo entre diferentes frequências de operação de PWM para a resposta ao degrau e seguimento de trajetória senoidal, o comportamento do método de controle por modos deslizantes com e sem atenuação do fenômeno de chattering, assim como um estudo comparativo entre os dois métodos de controle propostos e a comparação do modelo teórico com os resultados experimentais obtidos. A partir dos resultados alcançados foi possível obter um maior conhecimento do comportamento das válvulas direcionais on/off de rápida comutação. O sistema servopneumático de controle de posição obteve baixos erros de posicionamento para ambos os métodos de controle. O modelo teórico apresentou um comportamento similar ao comportamento real do sistema. As válvulas direcionais on/off de rápida comutação mostraram-se como uma boa alternativa às válvulas de controle contínuo quanto observado seus custos e erros de posicionamento.

LOCATELI, C. C. Modelagem e desenvolvimento de um sistema de controle de posição pneumático com acionamento por válvulas on/off. 2011. Dissertação (Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica), 114 p. Universidade Federal de Santa Catarina.

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