Análise de trajetória de uma cadeira de rodas semiautônoma : uma abordagem dinâmica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Milfont, Leonardo Duarte, 1995-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/6544
Resumo: Orientador: José Antenor Pomilio
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Para verificar os efeitos destas condições físicas sobre o movimento do veículo, foi desenvolvido um simulador baseado na integração entre os \textit{softwares} \textit{Matlab/Simulink}\textsuperscript{\textregistered} e \textit{CoppeliaSim}\textsuperscript{\textregistered}, em que o primeiro transmite um comando de torque e velocidade para o outro, e o segundo devolve uma informação de carga ao eixo do motor, tudo feito por meio da API remota. A estrutura de controle e acionamento de um motor do tipo PMSM é desenvolvida no \textit{Matlab/Simulink}\textsuperscript{\textregistered}, através de dois controladores PI em cascata para regulação de corrente e velocidade no eixo, respectivamente. Tal motor é acionado por meio do modelo em variáveis médias de um inversor trifásico com modulação PWM senoidal. As características mecânicas do veículo e do ambiente, tais como massa, momento de inércia, posição do centro de massa, orientação das rodas castor, área de contato com o piso, terrenos em rampa e atrito no solo são configuradas no \textit{CoppeliaSim}\textsuperscript{\textregistered}. Para melhor compreensão da dinâmica física do veículo foi feito um estudo de modelos mecânicos para a cadeira de rodas, inicialmente avaliando o seu modelo cinemático e posteriormente estendendo este estudo para a dinâmica do veículo, valendo-se da equação de Euler-Lagrange para desenvolver uma equação diferencial que descreva a movimentação da cadeira considerando o efeito de forças externas. Por fim, evidencia-se que desvios de trajetória se refletem na característica de torque em cada motor e por consequência na corrente de eixo em quadratura. As diferenças nestas correntes e no torque refletem desvios indesejados na direção de movimento do veículoAbstract: This work aims to study the main causes of trajectory deviation in a semi-autonomous wheelchair, when such vehicle is subjected to different physical and environmental conditions, such as displacement of the center of mass position, friction difference between the tires, different areas of contact between tires and the ground, movement on ramps and misalignment of castor wheels. To verify the effects of these physical conditions on the movement of the vehicle, a simulator was developed based on the integration between \textit{software} \textit{Matlab/Simulink}\textsuperscript{\textregistered} and \textit{CoppeliaSim}\textsuperscript{\textregistered}, where the first transmits a torque and speed command to the other, and the second returns load information to the motor shaft, all done through the remote API. The control and drive structure of a PMSM type motor is developed in \textit{Matlab/Simulink}\textsuperscript{\textregistered}, through two cascaded PI controllers for current and speed regulation on the axis, respectively. Such a motor is driven by means of the model in average variables of a three-phase inverter with sinusoidal PWM modulation. The mechanical characteristics of the vehicle and the environment, such as mass, moment of inertia, position of the center of mass, orientation of the castor wheels, area of ??contact with the ground, terrains in slope and friction on the ground are configured in \textit{CoppeliaSim} \textsuperscript{\textregistered}. For a better understanding of the physical dynamics of the vehicle, a study of mechanical models for the wheelchair was carried out, initially evaluating its kinematic model and later extending this study to the vehicle dynamics, using the Euler-Lagrange equation to develop a differential equation that describes the movement of the chair considering the effect of external forces. Finally, it is evident that trajectory deviations are reflected in the torque characteristic in each motor and, consequently, in the quadrature axis current. Differences in these currents and torque reflect unwanted deviations in vehicle movement directionMestradoAutomaçãoMestre em Engenharia ElétricaCAPES88887.510355/2020-00Funcamp0[s.n.]Pomilio, José Antenor, 1960-Honório, Dalton de AraújoRohmer, EricUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMilfont, Leonardo Duarte, 1995-20222022-09-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (174 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/6544MILFONT, Leonardo Duarte. Análise de trajetória de uma cadeira de rodas semiautônoma: uma abordagem dinâmica. 2022. 1 recurso online (174 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/6544. 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