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CONTROLE DIGITAL DE UM SISTEMA PNEUMÁTICO DE POSICIONAMENTO PARA MEDIDAS BIOMAGNÉTICAS

By GUILHERME SESTO KUHNER

Abstract

Este trabalho apresenta uma solução para o problema de posicionamento automático preciso de um corpo em um plano horizontal, atendendo à restrição de não gerar campo magnético significativo junto ao objeto a ser posicionado. A motivação do trabalho reside na necessidade, por parte do Laboratório de Supercondutividade Aplicada e Magnetismo (LSAM) do Departamento de Física, de um posicionador para experimentação em magnetocardiografia. Inicialmente são discutidas as tecnologias de automação aplicáveis ao problema, justificando-se a opção por um sistema pneumático de atuação. O sistema posicionar montado é então descrito em profundidade, abordando-se os aspectos relacionados à geometria do problema em questão, materiais, montagens mecânicas e o sistema de controle digital. A seguir é apresentada uma abordagem matemática para o problema de controle de posição em malha fechada, visando à definição de uma lei de controle aplicável ao caso em estudo. Alguns resultados analíticos são obtidos para controle de sistema caracterizados por atrito Coulombiano, ao mesmo tempo em que se desenvolve um modelo para simulação numérica da dinâmica de movimento do posicionador. Com base nestas duas ferramentas, é apresentada uma discussão sobre a aplicabilidade dos controladores da família PID ao caso específico considerado. Por fim, resultados reais obtidos com a lei de controle proposta são comparadores aos resultados simulados, mostrando-se a validade e a utilidade do modelo teórico.This thesis presents a solution or the problem of automatic precise positioning of na object in the horizontal plane, not generating any significative magnetic field in the region close to the object to be positioned. The study presented was developed as part of an effort to fulfill a necessity for a positioning system for magnetocardiography experimentation in the Magnetism and Applied Supercondutivity Laboratory of the Departament of Physics of this University. A discussion over applicable automation option is presents, along with a justification for a choice of a pneumatic actuating system. The whole precise positioning assembly is described in detail, including subjects such as movement geometry, material, mechanical structures and the digital control system. A mathematical study of the closed of the closed loop position control problem is then developed, aiming to define a control algorithm applicable to the problem. Algebraic analysis is used to describe the influence of Coulomb friction over the equations of motion of a proportional position control system, while a model for simulations experiments of the assembly´s positioning dynamics is developed. These tools are used as the basis for a discussion over the applicability of the PID controlers in the case in study. Moreover, the behavior of the proposed algorithm is recorded and compared to the results of the simulations, showing the correctness and the utility of the theoretical analysis

Topics: POSICIONAMENTO AUTOMATICO, AUTOMATIC POSITIONING, CONTROLE DIGITAL, DIGITAL CONTROL, SISTEMA PNEUMATICO, PNEUMATIC SYSTEM, PROCESSAMENTO DE SINAIS E CONTROLE
Publisher: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO
Year: 1996
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_PUC_RIO:oai:MAXWELL.puc-rio.br:9376
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