Controle clássico da planta Ball Balancer

Abstract

Neste trabalho é apresentado um estudo e aplicação experimental de teorias de controle clássico de um sistema instável e não linear. Foi escolhido o sistema Ball Balancer como equipamento de implementação. Primeiramente é feita a modelagem matemática, utilizando as leis da física para equacionar as plantas do sistema e suas funções de transferência, obtidas através do sistema linearizado em torno da região de operação. Com isso será feito o cálculo dos controladores necessários, de acordo com a resposta esperada. Também foi elaborado um programa em linguagem MATLAB, que realize os cálculos anteriores de forma interativa com o usuário e execute a simulação em um circuito do SIMULINK. Foi então feita a simulação para cada tipo de controlador, considerando também situações de falha nos motores e possíveis melhorias. Por fim, os resultados serão aplicados no módulo 2DOF Ball Balancer da Quanser.

In this work it is presented a study and experimental application of classic control theories in an unstable non linear system. The Ball Balancer system was chosen as implementation equipment. First it is done the mathematical modeling, using the laws of physics to equate the plants of the system and its transfer functions, obtained through the linearized system around the operating region. With that, was made the calculation of the necessary controllers. It will also be elaborated a program in MATLAB language, that performs the previous calculations and runs a SIMULINK circuit. Then, was done the simulation for each kind of controller, also considering engine failure situations. Lastly, the final results will be applied on the Quaser 2DOF Ball Balancer module.