[pt] SISTEMA DE ACOMPANHAMENTO DE ALVOS MONTADO EM UM CORPO EM MOVIMENTO

[en] TARGET TRACKING SYSTEM MOUNTED IN A MOVING BODY

[pt] MAURICIO GRUZMAN

[pt] CONTROLE

[pt] DINAMICA DE SISTEMAS

[pt] ATRITO SECO

[en] CONTROL

[en] SYSTEM DYNAMIC

[en] DRY FRICTION

[pt] Neste trabalho estuda-se um sistema de acompanhamento de alvos, também conhecido como sistema de rastreamento de alvos, do tipo pan-tilt atuado por motores de corrente contínua e fixo em um corpo em movimento. Para tanto é montada uma bancada de testes e implementa-se um programa de simulação. A modelagem para o programa é feita no domínio do tempo, permitindo a utilização de equações bastante complexas para representar o sistema, o que não é possível quando se utiliza modelos no domínio da freqüência. Apesar de se modelar o sistema com corpos rígidos, flexibilidades e amortecimentos estruturais devido aos redutores de velocidade são considerados. Erros nos sensores, folgas nos redutores, atritos seco e viscoso, limites de saturação para as correntes e tensões nas armaduras dos motores também são considerados. Um método para a inclusão dos atrasos de tempo para atualização dos sinais de controle e dados obtidos pelos sensores durante a integração numérica das equações de movimento é apresentado. Para controlar o sistema utilizam-se controladores que não requerem o modelo matemático da planta, tanto na bancada de testes como no programa de simulação. Três tipos diferentes de arquitetura de controle são propostas, chamadas neste trabalho de tipo 1, tipo 2 e tipo 3. A complexidade delas aumenta à medida que mais sensores estão disponíveis no sistema. A arquitetura do tipo 1 destina-se a sistemas onde se possui apenas sensores que fornecem os erros angulares de azimute e elevação do alvo. Se, além deste sensor, também houver sensores para medir as posições angulares relativas entre os elos do mecanismo usa-se a arquitetura do tipo 2. Se houver, ainda, sensores de velocidades angulares inerciais pode-se utilizar a arquitetura do tipo 3. Por fim são apresentados resultados de experimentos e simulações onde se compara o desempenho do sistema com cada tipo de arquitetura de controle.

[en] A study on a pan-tilt type target tracking system actuated by permanent magnet DC motors and assembled in a moving body is presented in this work. To achieve such objective, an experimental test bed is constructed and a simulation program is implemented. The mechanical model is derived and simulated in time domain. This approach allows using accurate non-linear equations to represent system behavior, otherwise infeasible in frequency domain. Although the system is modeled with rigid bodies, flexibility and structural damping due to the gearboxes are considered. Sensor errors, backlash in the gearboxes, dry and viscous friction, saturation limits for armature current and tension of the motors are also considered. A method to include the time delays for the control signal updates, as well as time delays due to sensor dynamic response, during the numerical integration of the equations of motion, is presented. Controllers that require no mathematical model of the plant are employed in the experimental test bed and in the simulation program. Three different control architectures are proposed, called in this work type 1, type 2 and type 3. Their complexity increases depending on the number of available sensors. The type 1 is applied to systems with only one sensor that provides the targets angular azimuth and elevation errors. If, besides this sensor, sensors to measure the relative angular positions between the mechanism links are available type 2 architecture is used. In addition, if sensors to measure inertial angular speeds are also available, type 3 architecture can be used. Finally, experimental and numerical results, comparing system performance with each control architecture are presented.

HANS INGO WEBER

LUCIANO LUPORINI MENEGALDO

HANS INGO WEBER

ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA

AGENOR DE TOLEDO FLEURY

LUCIANO LUPORINI MENEGALDO

RICARDO TEIXEIRA DA COSTA NETO

PEDRO CUNHA CAMPOS ROQUETTE

2011-05-23

2011-04-12

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17533@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17533@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.17533