Plataforma de teste de técnicas avançadas de controlo

Abstract

Em engenharia, como noutros ramos da ciência, os conhecimentos teóricos desenvolvidos com recurso a matemática e técnicas científicas afins carecem de demonstração prática. Qualquer potencial método encontrado para solucionar ou colmatar um dado problema deve ser validado de uma forma experimental direta, ou, quando esta se assume de alguma forma inviável, através de um simulador que permita recriar as condições originais. No contexto do ensino, possuir ferramentas de experimentação de conceitos teóricos a nível do sistema físico deve ser um aspecto chave na formação do aluno, e em particular de um engenheiro. No âmbito desta dissertação e proposta uma plataforma de hardware de posicionamento linear que permite a realização experimental de testes de técnicas de controlo digital. São apresentados a estrutura mecânica, o projeto dos circuitos eletrónicos, os sensores, o actuador, a unidade de processamento e o software desenvolvido. Em particular e apresentado o projecto de um amplificador de potência para acionamento de um motor dc que, por não ser ideal, tem características não lineares que levaram ao desenvolvimento de um pre-distor cor. Após realizada a identificação do sistema, através do método dos mínimos quadrados, foi estudado e testado o desempenho de controladores PID e de posicionamento de pólos utilizando a plataforma desenvolvida.

In engineering, as in other branches of science, developing theoretical knowledge using mathematical and scienti c techniques requires physical demonstration. Any potential method found to address a given problem must be validated in a direct experimental way, or, when it is somehow impracticable, through a simulator that allows to recreate the original conditions. In the context of education, having tools to experiment the theoretical concepts in a practical way, should be a key aspect in the student's education, and in particular of an engineer. In this dissertation, a linear positioning system platform, that allows the realization of experimental tests in digital control is proposed. The mechanical structure, the design of the electronic circuits, the selection of sensors, the actuator, the processing unit and the software are presented. In particular, the design of a power ampli er driving the dc motor is described. Because of its non-linear characteristics, a predistorting method was conceived and implemented. After performing system identi cation, through the least squares method, the performance of PID and pole placement controllers was studied using the developed platform.