Controlo de uma máquina de ensaios de dispositivos biomecânicos

Abstract

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma plataforma de controlo distribu do e em tempo-real de uma m aquina servopenum atica com cinco eixos. A m aquina servopneum atica permite a realiza c~ao de ensaios que simulam as for cas e movimentos da articula c~ao patelo-femural, envolvendo o controlo de for ca e posi c~ao. O sistema e composto por um controlador recon gur avel CompactRIO e foi totalmente programado em LabVIEW. A plataforma de software foi estruturada de modo a assegurar ensaios de execu c~ao ininterrupta ao longo de v arias semanas e permitir a monitoriza c~ao e a aquisi c~ao de dados do sistema a controlar. Foram implementados controladores PID lineares e n~ao lineares e controladores baseados em l ogica difusa. E dada nesta disserta c~ao mais ^enfase aos controladores difusos, onde se averigua as suas potencialidades para moldar a contribui c~ao das componentes integral e derivativa do erro e o seu desempenho utilizando o erro como entrada. S~ao indicados os resultados relativos ao seguimento de v arias trajet orias. Os resultados experimentais mostram um desempenho superior por parte dos controladores difusos comparativamente ao desempenho do controlador PID.

The present thesis describes the development of a distributed and real-time controlled plataform of a servo-pneumatic machine with ve axes. The servopneumatic machine perform tests that simulate the forces and movements of the patella-femoral articulation, involving force and position control. The system is constituted by a recon gurable controller named CompactRIO and was totally programmed in LabVIEW. The software platform was structured in a way that test with uninterrupted execution is assured and the monitoring and data acquisition is possible. Linear PID controllers, nonlinear PID controllers and fuzzy logic controllers were implemented. In this thesis more emphasis is given to the fuzzy controllers, where its potential to tune the integral and the derivative components is tested as well its performance when the error is the input. The results of several waves responses are also presented. The experimental results show a better performance of the fuzzy controllers when compared with PID controller performance.