Projeto de sistemas de controlo auxiliado por computador usando uma abordagem de simulação com hardware-in-the-loop

• Autor(a) principal: Mello, Lucas Galdino
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/36434
• topic: Hardware-in-the-loop; Estratégias de controlo; Simulação em tempo real; Modelos dinâmicos; Bancada de teste virtual; Controlo PID

A forma mais rápida, menos custosa, e segura para avaliar o desempenho de diferentes estratégias de controlo é através de um ambiente virtual simulado em tempo real, capaz de representar de forma fidedigna o comportamento das grandezas físicas que deseja-se controlar. Neste contexto, a técnica de simulação com hardware-in-the-loop (HIL), tem um importante destaque pelo facto de parte do loop de simulação ser composto por modelos puramente virtuais, enquanto as restantes partes consistem em componentes de hardware do sistema físico completo. Nesta dissertação este conceito foi aplicado utilizando como hardware um microcontrolador Arduino UNO, para o desenvolvimento de uma bancada de teste capaz de realizar técnicas de simulação em tempo real, com ênfase em 2 sistemas de atuação muito utilizados a nível industrial: motor de corrente contínua e um cilindro hidráulico de duplo efeito. Com isso, foi desenvolvida uma ferramenta computacional que permite testar o desempenho de diferentes estratégias de controlo em fases iniciais de projeto, e que pode ser facilmente adaptável para outros tipos de sistemas físicos. Para isso, foram desenvolvidos os modelos virtuais destes sistemas a partir da toolbox Simscape, pertencente ao ambiente MatLab/ Simulink, que proporciona uma visão detalhada dos componentes dos sistemas e suas interações. Para validação do conceito da plataforma, foram realizados dois casos de estudo, um para cada modelo criado. No primeiro caso, o modelo foi parametrizado sem a presença do sistema físico completo, através de informações geométricas de componentes mais gerais do sistema, e parâmetros por defeito do Simscape que só poderiam ser obtidos por via experimental. Já o segundo caso de estudo foi realizado usando um método diferente: os parâmetros do modelo foram estimados através do sistema real por métodos de optimização. Após todo o processo de parametrização e desenvolvimento do esquema de controlo, foram então realizados ensaios experimentais, no segundo caso de estudo, para validação das ferramentas assistidas por computador utilizadas neste trabalho.