Controlo de velocidade e posição de um motor DC por realimentação de estados

Abstract

O objetivo desta dissertação consiste no projeto de um controlador de velocidade e posição de um sistema eletromecânico utilizando realimentação de estados. Numa fase inicial, é validado o algoritmo de controlo através da simulação em MATLAB de um sistema com parâmetros físicos conhecidos. O cálculo dos ganhos de realimentação é feito recorrendo ao método de Ackermann, onde é utilizado o modelo em espaço de estados para representar o sistema. Nesta dissertação, é utilizado o método recursivo dos mínimos quadrados (RLS) para identificação paramétrica de um sistema motor-carga, sendo posteriormente obtido o modelo discreto que representa a posição e a velocidade. O controlador por realimentação de estados foi implementado com recurso a um microcontrolador da arquitetura ARM através de um sistema de tempo real (FreeRTOS). A obtenção das variáveis de estado é efetuada por um codificador de quadratura e um sensor de corrente. Desenvolveu-se uma interface gráfica em MATLAB, para a visualização do comportamento dinâmico do sistema e das variáveis de estado e analisar a desempenho do controlador.

The scope of this dissertation is to design a speed and position controller of an eletromechanical system by using state feedback. Initially, the control algorithm is validated through MATLAB simulations of a system with known physical parameters. The feedback gain calculation is done by using Ackermann´s method, which is the state-space model to represent the system. In this thesis, we use the RLS (Recursive Least-squares) method for parametric identification of a motor-load system, subsequently obtained the discrete model which represents the position and velocity. The state feedback controller is implemented by using a ARM microcontroller architecture. The state variables of the system are obtained by using an encoder and a current sensor module. It has been developed a graphical interface in MATLAB to visualize the system behaviour, the state variables and analyze the performance of the controller.