Controle inteligente de força em atuadores eletro-hidráulicos
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48509 |
Resumo: | Os atuadores eletro-hidráulicos são dispositivos comumente implementados em diversas atividades industriais. Assim, para que tais processos ocorram de maneira satisfatória, é desejado que haja a melhor precisão do sistema em termos de posição e força aplicada. Desta vertente surge o tema do presente trabalho, cujo objetivo é avaliar através de simulações numéricas a performance da técnica de controle inteligente que une uma abordagem não linear de Linearização por Realimentação associada a uma Rede Neural Artificial sobre o modelo de um atuador eletro-hidráulico para o controle de sua força. Esta rede corresponde à estratégia de compensação escolhida que é responsável por estimar a não linearidade da zona morta incluída na modelagem da dinâmica da planta. A fim de dispor de mais de uma alternativa de controle para comparação de desempenho, também é apresentado o método não linear aliado a um algoritmo compensador puramente adaptativo. As três estratégias de controle são simuladas para rastreamento de duas trajetórias de força, senoidal e degrau. Logo, em escala de melhor desempenho em relação ao erro médio absoluto (EAM), esteve em primeiro lugar o controlador inteligente, com um EAM_senoidal = 0,0035 N e EAM_degrau = 0,0816 N, seguido respectivamente pelo método adaptativo, com um EAM_senoidal = 0,0103 N e EAM_degrau = 0,0936 N, e pela atuação da estratégia não linear sem compensadores, com um EAM_senoidal = 0,3837 N e EAM_degrau = 0,3953 N. Gerando um aprimoramento de performance significativo com esforço de controle similar, a inserção da rede à técnica de Linearização por Realimentação foi capaz de estimar não somente a zona morta, mas também toda dinâmica do sistema configurada inicialmente como desconhecida ao controlador, assim indicou-se a viabilidade e eficácia do método. |
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Carvalho, Lidiane RodriguesBessa, Wallace MoreiraGava, Pedro Daniel de CerqueiraAraújo, Fábio Meneghetti Ugulino deFarias, João Lucas Correia Barbosa de2022-07-15T18:05:02Z2022-07-15T18:05:02Z2022-07-07Carvalho, L. R. Controle inteligente de força em atuadores eletro-hidráulicos. 2022. 49f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/48509Os atuadores eletro-hidráulicos são dispositivos comumente implementados em diversas atividades industriais. Assim, para que tais processos ocorram de maneira satisfatória, é desejado que haja a melhor precisão do sistema em termos de posição e força aplicada. Desta vertente surge o tema do presente trabalho, cujo objetivo é avaliar através de simulações numéricas a performance da técnica de controle inteligente que une uma abordagem não linear de Linearização por Realimentação associada a uma Rede Neural Artificial sobre o modelo de um atuador eletro-hidráulico para o controle de sua força. Esta rede corresponde à estratégia de compensação escolhida que é responsável por estimar a não linearidade da zona morta incluída na modelagem da dinâmica da planta. A fim de dispor de mais de uma alternativa de controle para comparação de desempenho, também é apresentado o método não linear aliado a um algoritmo compensador puramente adaptativo. As três estratégias de controle são simuladas para rastreamento de duas trajetórias de força, senoidal e degrau. Logo, em escala de melhor desempenho em relação ao erro médio absoluto (EAM), esteve em primeiro lugar o controlador inteligente, com um EAM_senoidal = 0,0035 N e EAM_degrau = 0,0816 N, seguido respectivamente pelo método adaptativo, com um EAM_senoidal = 0,0103 N e EAM_degrau = 0,0936 N, e pela atuação da estratégia não linear sem compensadores, com um EAM_senoidal = 0,3837 N e EAM_degrau = 0,3953 N. Gerando um aprimoramento de performance significativo com esforço de controle similar, a inserção da rede à técnica de Linearização por Realimentação foi capaz de estimar não somente a zona morta, mas também toda dinâmica do sistema configurada inicialmente como desconhecida ao controlador, assim indicou-se a viabilidade e eficácia do método.Electro-hydraulic actuators are devices commonly applied in several services within the industry. Hence, for such processes to be done satisfactorily, it is desired that the system presents the best accuracy related to its position and force applied. From this direction comes the theme of the present work, whose goal is to evaluate through numerical simulations the performance of an intelligent control technique which combines a non-linear approach of Feedback Linearization with an Artificial Neural Network on the model of an electro-hydraulic actuator to control its applied force. This network is the chosen compensation strategy that is responsible for estimating the non-linearity of a dead zone included in the model of the plant dynamics. In order to present one more control alternative for comparison purposes, the non-linear method combined with a purely adaptive compensating algorithm is also developed. The three control strategies are simulated through two force trajectories tracking, sinusoidal and step. According to a best performance scale related to the mean absolute error (MAE), the intelligent controller was in first place, with MAE_sin = 0,0035 N and MAE_step = 0,0816 N followed by, respectively, the adaptive method, with MAE_sin = 0,0103 N and MAE_step = 0,0936 N, and the execution of the Feedback Linearization strategy with no compensation, with MAE_sin = 0,3837 N and MAE_step = 0,3953 N. With a significant performance improvement and a similar control effort, the insertion of the network to the non-linear technique was able to estimate not only the dead zone, but also all the dynamics of the system which was initially set as unknown to the controller, then, the results indicated the feasibility and efficiency of the method.Universidade Federal do Rio Grande do NorteEngenharia MecânicaUFRNBrasilDepartamento de Engenharia MecânicaAtuador eletro-hidráulicoElectrohydraulic actuatorControle de forçaForce controlLinearização por realimentaçãoFeedback linearizationRede neural artificialArtificial neural networkControle inteligente de força em atuadores eletro-hidráulicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALControle Inteligente de Força em Atuadores Eletro-hidráulicos - TCC - Lidiane.pdfControle Inteligente de Força em Atuadores Eletro-hidráulicos - TCC - Lidiane.pdfapplication/pdf2297119https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/48509/1/Controle%20Inteligente%20de%20For%c3%a7a%20em%20Atuadores%20Eletro-hidr%c3%a1ulicos%20-%20TCC%20-%20Lidiane.pdf2a9870e36fd573dfeb93439f13c6457cMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81484https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/48509/2/license.txte9597aa2854d128fd968be5edc8a28d9MD52123456789/485092022-07-15 15:05:04.351oai:https://repositorio.ufrn.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-07-15T18:05:04Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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Os atuadores eletro-hidráulicos são dispositivos comumente implementados em diversas atividades industriais. Assim, para que tais processos ocorram de maneira satisfatória, é desejado que haja a melhor precisão do sistema em termos de posição e força aplicada. Desta vertente surge o tema do presente trabalho, cujo objetivo é avaliar através de simulações numéricas a performance da técnica de controle inteligente que une uma abordagem não linear de Linearização por Realimentação associada a uma Rede Neural Artificial sobre o modelo de um atuador eletro-hidráulico para o controle de sua força. Esta rede corresponde à estratégia de compensação escolhida que é responsável por estimar a não linearidade da zona morta incluída na modelagem da dinâmica da planta. A fim de dispor de mais de uma alternativa de controle para comparação de desempenho, também é apresentado o método não linear aliado a um algoritmo compensador puramente adaptativo. As três estratégias de controle são simuladas para rastreamento de duas trajetórias de força, senoidal e degrau. Logo, em escala de melhor desempenho em relação ao erro médio absoluto (EAM), esteve em primeiro lugar o controlador inteligente, com um EAM_senoidal = 0,0035 N e EAM_degrau = 0,0816 N, seguido respectivamente pelo método adaptativo, com um EAM_senoidal = 0,0103 N e EAM_degrau = 0,0936 N, e pela atuação da estratégia não linear sem compensadores, com um EAM_senoidal = 0,3837 N e EAM_degrau = 0,3953 N. Gerando um aprimoramento de performance significativo com esforço de controle similar, a inserção da rede à técnica de Linearização por Realimentação foi capaz de estimar não somente a zona morta, mas também toda dinâmica do sistema configurada inicialmente como desconhecida ao controlador, assim indicou-se a viabilidade e eficácia do método. |
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