Candidato: Cláudio Luís d’Elia Machado
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Junho de 2003
Orientador: Raul Guenther
Resumo: Este trabalho tem como enfoque o estudo do atrito de um atuador hidráulico e sua compensação em malha fechada com o controlador em cascata fixo. O atuador hidráulico é freqüentemente utilizado devido a características como relação força/peso e velocidade de resposta elevadas. No entanto, entre as dificuldades relacionadas ao controle em malha fechada, está o atrito que reduz o desempenho do controlador. Neste trabalho, o controle em malha fechada do atuador hidráulico é realizado pelo controlador em cascata fixo. Suas leis de controle são baseadas no modelo não-linear do atuador hidráulico, interpretando-o como dois subsistemas interconectados: o subsistema mecânico e o subsistema hidráulico. Este controlador pode apresentar um desempenho superior aos dos controladores clássicos (PID e controlador de estados) e possibilita que a compensação do atrito. Mostra-se de forma teórica que o atrito causa erros de seguimento de trajetória com o controlador em cascata fixo e que estes erros são reduzidos quando a compensação de atrito é realizada. O modelo do coeficiente de atrito viscoso variável é empregado para representar o atrito não-linear no modelo dinâmico do atuador hidráulico e, com isto, observa-se em simulação, o efeito “stick-slip” e a influência do atrito no controle em malha aberta do atuador hidráulico. A estratégia de compensação consiste em estimar a força de atrito através de uma rede neural artificial treinada adequadamente através de um algoritmo chamado de “backpropagation com momentum” utilizando padrões de treinamento obtidos experimentalmente. Este valor estimado é empregado na lei de controle do subsistema mecânico para compensar o atrito. Devido à arquitetura da rede neural e ao treinamento realizado, obtém-se uma representação satisfatória do atrito não-linear do atuador hidráulico. Os resultados experimentais mostram a redução do erro de seguimento de trajetória quando o controlador em cascata fixo com compensação de atrito é implementado.
MACHADO, C. L. d’L. Compensação de atrito em atuadores hidráulicos utilizando redes neurais. 2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.