Controladores. Prof. André Schneider de Oliveira

Transcrição

1 Controladores Prof. André Schneider de Oliveira

2 Estrutura da apresentação Introdução ao Simulink Modelo do Automatic Cruise Control (ACC) Diagrama de Controle PI para o ACC Diagrama de Controle PID para o ACC Algoritmo para estratégias de controle clássico Implementação de controlador para o ACC

3 Simulink

4 Automa5c Cruise Control O modelo do controle de cruzeiro é relativamente simples, se assumirmos que a resistência de rolagem e arrasto do ar são proporcionais a velocidade do carro O modelo é simplieicado para um sistema massa mola

5 Automa5c Cruise Control Aplicando a 2 Lei de Newton onde: m = 1000 kg b = 50 N.sec/m u = 500 N

6 Construindo o modelo Este sistema será modelado pela soma das forças que atuam na massa e a integração da aceleração para obter a velocidade.

7 Construindo o modelo Passo 1 Inserir um bloco integrador (biblioteca continuos) e adicionar os terminais de entrada e saída

8 Construindo o modelo A aceleração (dv/dt) é igual a soma das forças dividido pela massa Passo 2 Inserir um bloco de ganho (Math Operations) e setar o seu valor como (1/m)

9 Construindo o modelo Passo 3 Adicionar as forças conforme a equação Inserir um bloco de ganhos para o amortecimento Inserir um bloco de soma (Math operations)

10 Construindo o modelo Passo 4 Analisar o modelo Inserir um estímulo de degrau na entrada (Sources library) Inserir um visualizador de saída (Scope Sinks library)

11 Construindo o modelo Passo 5 ConEigurar os estímulos

12 Configurando a simulação Simulation\Model ConEiguration Parameters

13 Executando o modelo m = 1000; b = 50; u = 500;

14 Projetando um Controlador de Cruzeiro Passo 1 - Extrair o modelo linear do Matlab O modelo linear (função de transferência) pode ser extraído com o uso da função linmod. Atualizar o modelo com os blocos de in/out (Ports & Subs)

15 Projetando um Controlador Executar o código: de Cruzeiro m = 1000; b = 50; u = 500; [A,B,C,D] = linmod('ccmodel'); cruise_ss = ss(a,b,c,d); step(u*cruise_ss)

16 Diagrama de Controle PI Passo 1 Criar um novo modelo e inserir um Subsystem Block Copiar o modelo do ACC para o interior do subsystem

17 Diagrama de Controle PI Passo 2 EspeciEicar a realimentação

18 Diagrama de Controle PI Passo 3 Adicionar o controle Proporcional

19 Implementando o controle PI Passo 3 Adicionar o controle Integral

20 Implementando o controle PI Passo 4 Conectar os controladores, adicionar entradas e saídas

21 Implementando o controle PI O controlador também pode ser implementado por sua função de transferência

22 Executando o controle PI m = 1000; b = 50; u = 10; Kp = 800; Ki = 40;

23 Controle PID do ACC

24 Executando o controle PID do ACC m = 1000; b = 50; u = 10; Kp = 800; Ki = 40; Kd =.5;

25 Exercício Implemente algum controlador clássico para o controle de velocidade de um motor DC, conforme o modelo: (J) moment of iner-a of the rotor 0.01 kg.m^2 (b) motor viscous fric-on constant 0.1 N.m.s (Ke) electromo-ve force constant 0.01 V/rad/sec (Kt) motor torque constant 0.01 N.m/Amp (R) electric resistance 1 Ohm(L) electric inductance 0.5 H

26 Algoritmo para estratégias de controle clássico Realimentação error = desired- obtained; Integral integral = integral + error*dt; Derivativo derivative = (error- previous_error)/dt; Controle PID u(t) = (Kp*error)+(Ki*integral)+(Kd*derivative); Integração v(t+1) = v(t)+dv(t)*dt;

27 Implementação de controlador para o ACC

28 Implementação de controlador para o ACC

29 Exercícios Controle a velocidade de um motor DC, implementando o controlador PID: (J) moment of inertia of the rotor 0.01 kg.m^2 (b) motor viscous friction constant 0.1 N.m.s (Ke) electromotive force constant 0.01 V/rad/sec (Kt) motor torque constant 0.01 N.m/Amp (R) electric resistance 1 Ohm(L) electric inductance 0.5 H