Programa:<\/b> UFSC \/ POSMEC<\/p>\n
Data:<\/b> Maio de 2010<\/p>\n
Orientador: <\/b>Victor Juliano De Negri\u00a0 <\/b><\/p>\n
Coorientador: <\/b>Mauro Andr\u00e9 Barbosa Cunha (CEFET-RS); Raul Guenther (in memoriam)<\/p>\n
Resumo:<\/b> <\/b>Este trabalho trata do problema de controle de rob\u00f4s hidr\u00e1ulicos que utilizam v\u00e1lvulas proporcionais direcionais com centro supercr\u00edtico realizando seguimento de trajet\u00f3ria de posi\u00e7\u00e3o e tem enfoque na compensa\u00e7\u00e3o de zona morta destas v\u00e1lvulas. Os rob\u00f4s hidr\u00e1ulicos apresentam grande capacidade de carga e um grande potencial de aplica\u00e7\u00e3o na ind\u00fastria. Isto se deve a elevada rela\u00e7\u00e3o for\u00e7a\/dimens\u00e3o dos atuadores hidr\u00e1ulicos e a capacidade que possuem para responder de forma r\u00e1pida aos sinais de comando. No entanto, os rob\u00f4s hidr\u00e1ulicos oferecem algumas dificuldades ao controle. H\u00e1, por exemplo, acoplamento de din\u00e2micas, dificuldades da estimativa de par\u00e2metros do modelo matem\u00e1tico, varia\u00e7\u00e3o de alguns par\u00e2metros durante a opera\u00e7\u00e3o e comportamento n\u00e3o-linear provocado pelo atrito no cilindro hidr\u00e1ulico e pela zona morta das v\u00e1lvulas proporcionais direcionais de centro supercr\u00edtico. Neste trabalho, uma estrat\u00e9gia de controle em cascata \u00e9 aplicada com objetivo de superar estas dificuldades. Esta estrat\u00e9gia tem como caracter\u00edstica a divis\u00e3o do modelo matem\u00e1tico do rob\u00f4 hidr\u00e1ulico em subsistemas e permite a aplica\u00e7\u00e3o de t\u00e9cnicas de controle n\u00e3o-linear para superar as dificuldades inerentes de cada subsistema. Tanto o atrito no cilindro hidr\u00e1ulico quanto a zona morta da v\u00e1lvula provocam os erros de seguimento de trajet\u00f3ria do rob\u00f4. O atrito influi na din\u00e2mica do movimento no subsistema mec\u00e2nico que tem como entrada a for\u00e7a produzida no cilindro pelo subsistema hidr\u00e1ulico e como sa\u00edda a posi\u00e7\u00e3o angular dos elos do rob\u00f4. Os erros de seguimento de posi\u00e7\u00e3o dos elos provocados pelo atrito podem ser reduzidos atrav\u00e9s de sua compensa\u00e7\u00e3o direta no subsistema mec\u00e2nico utilizando observadores de atrito baseados em modelos din\u00e2micos. A zona morta retarda a abertura da v\u00e1lvula gerando erros significativos de seguimento de for\u00e7a no subsistema hidr\u00e1ulico. Sua compensa\u00e7\u00e3o pode ser realizada atrav\u00e9s de uma fun\u00e7\u00e3o inversa da zona morta. Assim, apresenta-se um controlador em cascata capaz de compensar a din\u00e2mica da v\u00e1lvula e sua zona morta, a din\u00e2mica da for\u00e7a hidr\u00e1ulica, do atrito e do movimento dos elos do rob\u00f4. Apresentam-se, tamb\u00e9m, leis de adapta\u00e7\u00e3o de par\u00e2metros para a fun\u00e7\u00e3o inversa da zona morta. A implementa\u00e7\u00e3o destas leis adaptativas tem como objetivo principal a redu\u00e7\u00e3o dos erros de seguimento no subsistema hidr\u00e1ulico atrav\u00e9s da compensa\u00e7\u00e3o da zona morta e, consequentemente, a redu\u00e7\u00e3o dos erros de seguimento de posi\u00e7\u00e3o angular dos elos do rob\u00f4. Mostra-se, atrav\u00e9s da an\u00e1lise de estabilidade por Lyapunov e de forma experimental, que os erros resultantes do seguimento de trajet\u00f3ria convergem para um conjunto residual mesmo quando o controlador em cascata n\u00e3o realiza a compensa\u00e7\u00e3o do atrito e da din\u00e2mica da v\u00e1lvula, mas utiliza as leis de adapta\u00e7\u00e3o e a compensa\u00e7\u00e3o de zona morta propostas neste trabalho. Os resultados te\u00f3ricos e experimentais permitem concluir que a compensa\u00e7\u00e3o de zona morta tamb\u00e9m pode compensar, de forma indireta, outras din\u00e2micas como a do atrito.<\/p>\n