Servomecanismo 2208-Experiencia e Calibracao
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1. Controle Moderno Prentice Hall do Brasil 3 ed 1998 3 Phillips C L Harbor R D Sistemas de Controle Realimentados Makkron Books do Brasil 1997 tradu o da vers o de 1996 da Prentice Hall 4 Manual do MatLab MatWorks 1999 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 3 1 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA2. Entrar com os ganhos 0 5 Ki 3 Kd 0 1 Cd 0 1 dt ms 50 f 9 h 9 5 O valor de referencia pode ser digitado no campo SET POINT ou simplesmente deslocar a barra at o valor desejado por exemplo 90 Ligar o m dulo na rede el trica de 127 V 60 Hz e sua chave geral localizada na parte de tr s do equipamento Esperar alguns segundos at o led indicador do m dulo ascender Acionar a chave LIGA DESLIGA colocando a na posi o LIGA do programa de controle A malha de controle deve come ar a operar e o indicador POSICAO deve indicar o valor da posi o atual depois de certo tempo este valor deve estar pr ximo do dado da refer ncia Outros valores de refer ncias podem ser digitados e o sistema deve responder aos mesmos Perturba es introduzidas pelo potenci metro dist rbio ou tentativas de mover a haste de lugar ser o compensadas adequadamente pela malha de controle Na janela GR FICO pode se observar a entrada e a sa da do sistema Para encerrar o controle colocar a chave LIGA DESLIGA na posi o DESLIGA e pressionar o bot o OK EXPERI NCIA 5 CONTROLE DE VELOCIDADE COM CONTROLADOR LEAD LAG Outra experi ncia a ser realizada utilizando uma fun o de controlador do tipo lead lag avan o atraso de fase Os c lculos dos par metros do controlador podem ser encontrados em livros de sistemas de controle ver Phillips e Harbor 1996 a b Fazer as configur
3. J1 J2 na posi o esquerda CONECTOR DE SISTEMA DE ACESSO AQUISI O SAD VN pino 5 AOO pino 14 GND pino 1 Tabela 1 Liga o entre as placas de aquisi o e o m dulo 2208 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 20 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol e Na pasta INSTALLER localizada dentro da pasta PID VELOCIDADE dar duplo clique em setup exe para instalar o aplicativo Ap s instala o abrir o aplicativo PID VELOCIDADE exe Dever aparecer uma tela semelhante a da figura 15 gt PID VELOCIDADE vi LIGA CONTROLE E VARI VEIS GRAFICO ENSAIO CONTROLE VARI VEIS Set Point 5 Ensaio e Set Point Set Point Ensaio 1 Set Point Amostras dt ims 1 ci 1000 velocidade Figura 15 Exemplo de tela de configura o e supervis o de controle de velocidade f Entrar com os ganhos 1 Ki 1 9 O valor de referencia pode ser digitado no campo SET POINT ou simplesmente deslocar a barra at o valor
4. conector identificado por VU O esquema el trico da placa CONTROLE PID est ilustrado na figura 14 A placa PID a posi o dever ser inserida nos conectores VU e C Disturbio R Figura 14 Controlador PD PID b Alimentar o circuito da placa ligando o fio vermelho no 12V e o fio marrom em 12 conforme identifica o do conector CN1 da placa CONTROLE PID POSI AO c Colocar o strap de sele o J1 J2 do m dulo do lado esquerdo d Ligar o m dulo variar o cursor do potenci metro REF da placa Verificar visualmente que o ngulo do bra o ponteiro do servo mecanismo altera se de forma proporcional na faixa de aproximadamente 35 at 320 Isto tamb m pode ser verificado monitorando a tens o Va para a informa o de ngulo no conector de acesso de sinais Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 9 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol e 9 3 do m dulo o valor dessa tens o est relacionado com valores angulares segundo rela es j descritas anteriormente sendo apr
5. engrenagens polias etc produzindo movimentos angulares em bra os de rob s p s de misturadores cilindros de laminadores etc As grandezas t picas geralmente controladas s o o deslocamento angular 6 e ou a rota o W Informa es de ngulos s o fornecidas atrav s de transdutores espec ficos Como exemplo de transdutor de deslocamento angular pode se listar servos potenci metros transformadores rotativos sincros resolvers encoders etc Informa es de rota es s o dadas atrav s de transdutores pr prios como exemplo de transdutor de rota o T pode se citar os tac metros encoders etc Instrumenta es associadas aos transdutores fornecem sinais el tricos em tens es ou correntes proporcionais as grandezas medidas neste exemplo as vari veis Vo e Vw Bra os P s Engrenagem Figura 1 Exemplo de Processo Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O A E e CAPITULO 2 MODULO 2208 SERVOMECANISMO Datapol CAP TULO 2 M DULO 2208 SERVOMECANISMO O servo
6. ent o um ganho nulo Ki 0 Usando as express es 9 vem Kp 3 4 e Kd 0 3 Para comprovar se o sistema atingiu as especifica es realizam se simula es ou medidas reais A figura 11 demonstra o gr fico do lugar das ra zes do sistema compensado verifica se que o p lo dominante est sobre o gr fico comprovando assim a compensa o A figura 12 ilustra a resposta temporal do sistema de posicionamento angular em malha fechada para uma entrada tipo degrau unit ria Verifica se que as especifica es desejadas foram razoavelmente cumpridas o 2 x lt D E 1 A Real Axis Figura 11 Lugar das ra zes de 1 C s G s 0 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 6 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O e CAP TULO 8 EXEMPLOS Datapol v ke Z E E lt Time sec Figura 12 Resposta temporal do sistema em malha fechada Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso
7. no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA g 1 3 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 8 EXEMPLOS Datapo I Dependendo do contexto necess rio usar associa es de compensadores ou outras estruturas de controladores mais elaboradas para atingir os objetivos desejados de projeto ou as especifica es de opera o do sistema Em simula es poss vel usar softwares espec ficos entre os quais pode se citar o MatLab da MathWorks A figura 8 indicada a resposta em frequ ncia do sistema compensado ou seja os gr ficos do m dulo em decib is e da fase da fun o C s G s Na figura 9 tem se a resposta temporal da malha de controle para uma entrada de refer ncia set point tipo degrau Pode se verificar nos gr ficos dos resultados obtidos atrav s de simula es que as especifica es foram razoavelmente cumpridas Figura 9 Resposta ao degrau da malha de controle Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPO
8. o led indicador do m dulo ascender Acionar a chave LIGA DESLIGA colocando a na posi o LIGA do programa de controle A malha de controle deve come ar a operar e o indicador VELOCIDADE deve indicar o valor da rota o em volts atual depois de certo tempo este valor deve estar pr ximo do dado da refer ncia Outros valores de refer ncias podem ser digitados e o sistema deve responder aos mesmos Perturba es introduzidas pelo potenci metro dist rbio ou tentativas suaves em tentar segurar a haste com uma caneta ser o compensadas adequadamente pela malha de controle Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 25 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol g Na janela GR FICO pode se observar a entrada e a sa da do sistema h A chave SET POINT ENSAIO serve para realizar o registro da din mica do sistema com o valor do SET POINT no bloco identificado por VARI VEIS mudando do valor do campo SET POINT para o valor SET POINT ENSAIO Os ensaios realizados podem ser visualizados na janela ENSAIO O n mero de amostr
9. para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 17 SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol CAP TULO 9 EXPERI NCIAS 9 1 EXPERI NCIA 1 CONTROLE DE VELOCIDADE ANGULAR NO M DULO 2208 a Inserir a placa CONTROLE PID VELOCIDADE no conector de acesso do m dulo servomecanismo 2208 de tal forma que o primeiro pino da placa seja conectado no pino do conector identificado por K1 O esquema el trico da placa CONTROLE PID est ilustrado na figura 13 Figura 13 Controlador PI b Alimentar o circuito da placa ligando o fio vermelho no 12V e o fio marrom em 12 conforme identifica o do conector da placa CONTROLE PID VELOCIDADE O jumper de sele o J1 J2 deve estar do lado esquerdo para desabilitar o circuito de dist rbio d Ligar a chave de energia do m dulo atuar em Vref da placa para definir uma rota o no sistema Monitorar com dois volt metros escalas em tens es cont nuas as tens es Vr valor de refer ncia da velocidade desejada no pino 3 do CI da placa de CONTROLE PID VELOCIDADE e Vn informa o da rota o medida do sistema no conector do m dulo 2208 e observar que este valor tende a ser igual ao da refer ncia comprovando o fu
10. point programa em 0 5 V e plotar o gr fico atuando no potenci metro P1 dist rbio e observar corre o A escala do gr fico e ensaio pode ser mudada entrando com o valor desejado na escala do pr prio gr fico A chave SET POINT ENSAIO serve para realizar o registro da din mica do sistema com o valor do SET POINT no bloco identificado por VARI VEIS mudando do valor do campo SET POINT para o valor SET POINT ENSAIO Os ensaios realizados podem ser visualizados na janela ENSAIO O n mero de amostras da experi ncia e o per odo de varredura da malha de controle podem ser ajustados para se obter a escala de tempo do ensaio Durante o ensaio o led GRAVANDO ficar aceso desligando no t rmino do mesmo m Os gr ficos dos ensaios tamb m s o gravados em um arquivo velocidade xis na unidade C o qual podem ser visto posteriormente em um gr fico do Excel n Para encerrar o controle colocar a chave LIGA DESLIGA na posi o DESLIGA e pressionar o bot o OK o O programa ser encerrado mas o m dulo manter a ltima informa o Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 22 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA
11. G SA jsin ZSd sin ZO Sd Ki Sa G Sa jsin Zsa Eixo Imagin rio 1 Eixo Real Figura 10 Lugar das ra zes de 1 KG s 0 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 5 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O e CAP TULO 8 EXEMPLOS Datapool Observando o gr fico da figura 10 f cil notar que o p lo dominante n o se encontra sobre o lugar das ra zes atual isto significa que um controlador proporcional apenas n o suficiente para posicionar o p lo desejado Observa se tamb m que para ganhos aproximadamente maiores que K Kp 11 5 o sistema em malha fechada fica inst vel haver ra zes com parte real positiva Atrav s de uma calculadora cient fica e usando o valor positivo da parte imagin ria do p lo dominante pode se calcular os m dulos e ngulos Sd 9 762 1 99 rd G Sd 0 12 2 34 Considerando que a fun o do processo tem um p lo na origem o erro em regime permanente tender a zero para entradas tipo degrau assim n o necess ria a parte integral do controlador que poder ter
12. IO Datapol 9 4 EXPERI NCIA 4 23 9 5 EXPERI NCIA 5 24 9 6 EXPERI NCIA 6 26 CAP TULO 10 CALIBRA O DO M DULO SERVO 2208 29 10 1 INTRODU O 29 10 2 TESTE INICIAL 29 10 3 CALIBRA O 29 10 4 IDENTIFICA O DOS PONTOS DE ACESSOS DO CONECTOR 30 CAP TULO 11 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS 31 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente nm N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA II N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMEC NISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 1 SISTEMA DE CONTROLE DE POSI O E OU Datapol VELOCIDADE ANGULAR CAP TULO 1 SISTEMA DE CONTROLE DE POSI O E OU VELOCIDADE ANGULAR 1 1 INTRODU O Sistemas de controle de posi o e ou velocidade angular s o frequentes em alguns processos e equipamentos industriais como exemplo pode se citar bra os de rob s m quinas ferramentas antenas de radar correias transportadoras misturadores laminadores e outros Nestes processos determinadas grandezas f sicas necessitam ser controladas visando obter caracter sticas operativas espec ficas O desenho da figura 1 ilustra uma estrutura t pica Dispositivos como motores M acionam transmiss es mec nicas
13. OL ELETR NICA 1 4 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O e CAP TULO 8 EXEMPLOS Datapol 8 2 EXEMPLO 2 OBTEN O DOS GANHOS DE UM PD PARA A MALHA DE POSI O DO SERVO Neste exemplo ser usado um m todo do lugar das ra zes para calcular os ganhos do controlador Sejam as especifica es p lo dominante no dom nio S pr ximo de Sd 4 8 9 erro em regime permanente nulo para entrada tipo degrau As especifica es equivalem a uma resposta temporal com aproximadamente um m ximo pico Mp em torno de 25 e um tempo de acomoda o Ta pr ximo de 1 seg O primeiro passo nos procedimentos de projeto por m todos do lugar das ra zes obter o modelo do processo a ser controlado Usando t cnicas de identifica o de sistemas e considerando os efeitos de ganho de transdutores filtros e escalas obteve se o modelo aproximado expresso pela fun o de transfer ncia 8 Para calcular os ganhos do controlador ser o usadas as equa es 9 conhecidas em livros de sistemas de controle p ex Phillips e Harbor 1996 Com a fun o do processo tra a se o lugar das ra zes para verificar se com apenas ajuste de ganho proporcional alcan ado o p lo especificado A figura 10 ilustra o gr fico o lugar das ra zes resultante _ si ZSd ZG Sd E 2Kicos ZSd
14. OS Datapol ANAL GICOS E 2 sor qc E Kps Ki 5 as a Vels bDbs l Os ganhos ou par metros dos controladores compensadores v o impor determinadas caracter sticas nas respostas dos sistemas de controle tais como m ximo pico tempo de acomoda o erro em regime permanente etc Essas caracter sticas s o especificadas conforme as necessidades ou exig ncias de cada malha de controle de um processo ou planta A obten o desses ganhos ou par metros pode ser realizada de v rias maneiras Experimentalmente modificando os ganhos do controlador registrando a resposta do sistema e verificando se as caracter sticas especificadas foram alcan adas E usando regras de sintonia emp ricas tipo Ziegler Nichols empregando m todos de resposta em frequ ncia ou lugar das ra zes A fun o ideal de um compensador D sKd n o utilizada na pr tica por motivos de sensibilidade a ru dos seu m dulo cresce indefinidamente com a frequ ncia Na pr tica utilizada a fun o sKd sCd 1 onde valor do par metro Cd usualmente igual ou at dez vezes menor que o ganho derivativo Kd Isto garante uma limita o do m dulo da fun o em altas frequ ncias minimizando a sensibilidade a ru dos da parte derivativa de um controlador tipo D Algumas vezes utilizada tamb m a parte integral do controlador para melhorar ainda mais esta minimiza o de ru dos e tamb m para otimizar erros em regime permanent
15. SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERI NCIAS E CALIBRA O ro NDatapol SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERI NCIAS E CALIBRA O SERVOMEC NISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O Data po i SUM RIO SUM RIO CAP TULO 1 SISTEMA DE CONTROLE DE POSI O E OU VELOCIDADE ANGULAR 1 1 1 INTRODU O CAP TULO 2 M DULO 2208 SERVOMECANISMO 2 21 TRANSDUTORES 3 2 2 DRIVER DE ACIONAMENTO 4 2 3 CONECTOR 4 CAP TULO 3 MODELAGEM MATEM TICA DO SISTEMA DIN MICO 5 CAP TULO 4 IDENTIFICA O DO SISTEMA 7 CAP TULO 5 CONTROLADORES ELETR NICOS ANAL GICOS 9 CAP TULO 6 CONTROLADORES ELETR NICOS DIGITAIS 11 6 1 UTILIZA O DE PLACAS DE AQUISI O NO M DULO SERVO 2208 11 CAP TULO 7 UTILIZA O DE OUTROS EQUIPAMENTOS DE CONTROLE COM O MODULO 2208 12 CAP TULO 8 EXEMPLOS 13 8 1 EXEMPLO 1 13 8 2 EXEMPLO 2 15 CAP TULO 9 EXPERI NCIAS 18 9 1 EXPERI NCIA 1 18 9 2 EXPERI NCIA 2 19 9 3 EXPERI NCIA 3 20 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA l N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMEC NISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt SUM R
16. SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 9 EXPERI NCIAS 9 4 EXPERI NCIA 4 CONTROLE DE POSI O COM AQUISI O DE DADOS a Efetuar as liga es indicadas na tabela 2 mantendo o m dulo com a chave de alimenta o na parte de tr s do mesmo desligada o led indicador deve estar apagado CONECTOR DE PLACA DE ACESSO AOO pino 14 GND pino 1 Tabela 2 Liga o entre as placas de aquisi o e o m dulo 2208 b Configurar o jumper de sele o J1 J2 do m dulo do lado esquerdo J1 Curto circuitar os pontos VDu e Vu d Na pasta INSTALLER localizada dentro da pasta PID POSICAO dar duplo clique em setup exe para instalar o aplicativo Ap s instala o abrir o aplicativo PID POSICAO exe Dever aparecer uma tela semelhante a da figura 16 PID POSICAO vi DER Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 23 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol Figura 16 Exemplo de tela de configura o e supervis o de controle de posi o e
17. a es e liga es descritas na experi ncia 3 item 9 3 Na pasta INSTALLER localizada dentro da pasta LEAD LAG VELOCIDADE dar duplo clique em setup exe para instalar o aplicativo Ap s instala o abrir o aplicativo LEAD LAG VELOCIDADE exe Dever aparecer uma tela semelhante a da figura 17 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 24 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 4 SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O E CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapo l 5 LEAD LAG VELOCIDADE vi Set Point 388 Ensaio E Ea Set Point Set Point Ensaio Velocidade N Amostras dt ims 1 Amostra lo Figura 17 Exemplo de tela de configura o de controle de velocidade atrav s de d e f lead lag Entrar com os ganhos a0 10 a1 100 b1 100 O valor de referencia pode ser digitado no campo SET POINT ou simplesmente deslocar a barra at o valor desejado por exemplo 2 Ligar o m dulo na rede el trica de 127 V 60 Hz e sua chave geral localizada na parte de tr s do equipamento Esperar alguns segundos at
18. a da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O 2 M DULO 2208 SERVOMECANISMO Datapol Como transdutor de rota o usado um tac metro que fornece um sinal de tens o Vw proporcional rota o do seu eixo Este sinal passa por um filtro visando minimizar eventuais ru dos el trico devido comuta o dos seus pr prios coletores este tac metro uma pequena m quina el trica de im permanente funcionando como gerador e tamb m de outros ru dos externos Este sinal retificado e amplificado por um amplificador eletr nico Amp visando atender a condi es de n veis dos equipamentos que possam usar essa informa o resultante que est dispon vel na faixa de O a 5 V Esse dado tamb m apresentado em sinal de corrente na faixa de O a 20 mA atrav s de um bloco WI 2 2 DRIVER DE ACIONAMENTO Os motores de acionamento destes sistemas podem ser comandados pelo n vel da grandeza Vm por exemplo se for usado um motor de corrente cont nua esta grandeza f sica pode ser o n vel da tens o de armadura do mesmo Com a finalidade de alterar essas tens es de comando s o utilizados amplificadores de pot ncia tamb m conhecidos como drivers Atualmente estes dispositivos s o implementados atrav s de chaves eletr nicas est ticas de pot ncia como transistores IGBT s SCR s e outras Como motor de acionamento empregado um servo motor de corrente co
19. a sa da do sistema Para encerrar o controle colocar a chave LIGA DESLIGA na posi o DESLIGA e pressionar o bot o OK Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 28 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 10 CALIBRA O DO M DULO SERVO 2208 Datapol CAP TULO 10 CALIBRA O DO M DULO SERVO 2208 10 1 INTRODU O O M dulo de Servomecanismo 2208 j vem devidamente calibrado Os ensaios contidos na apostila de experi ncias podem ser executados independentemente dos procedimentos deste manual Conv m ressaltar que nas experi ncias par metros que fa am o m dulo funcionar fora da sua faixa linear de opera o pode aparentar problemas no sistema de servo mecanismo placas de aquisi o ou programas que n o os s o de fato Nestas situa es bastas reiniciar os programas e ou desligar e ativar o m dulo novamente 10 2 TESTE INICIAL Ao ligar o m dulo se o led n o acender verificar o fus vel e verificar as fontes de 5 V 12V e 12 10 3 CALIBRA O a Em P2 ajustar com o m dulo desligado 250 ohms entre os pontos do co
20. as da experi ncia e o per odo de varredura da malha de controle podem ser ajustados para se obter a escala de tempo do ensaio Durante o ensaio o led GRAVANDO ficar aceso desligando no t rmino do mesmo i Os gr ficos dos ensaios tamb m s o gravados em um arquivo velocidade xis na unidade C o qual podem ser visto posteriormente em um gr fico do Excel j Para encerrar o controle colocar a chave LIGA DESLIGA na posi o DESLIGA e pressionar o bot o OK 9 6 EXPERI NCIA 6 CONTROLE DE POSI O COM ALOCA O DE P LOS Comparada com as t cnicas de controle da abordagem cl ssica PID e lead lag a Aloca o de P los permite uma abordagem onde poss vel se alocar todos os p los do sistema e n o apenas os p los dominantes como demonstram Ogatha 1 No modelo cl ssico o equacionamento feito sobre o conceito de fun o de transfer ncia que representa a rela o da sa da pela entrada no dom nio de s segundo a transformada de Laplace Para a aloca o de p los a equa o diferencial de ordem n que modela o sistema convertida em um sistema de n equa es diferenciais de ordem 1 originando um conjunto de matrizes denominado espa o de estados que modelam o sistema Sobre as matrizes de estado e as vari veis de estado que se desenvolve a matem tica dos ganhos de retroa o sendo assim poss vel aloca o de p los no sistema em quest o A figura 18 mostra a representa o do sistema em matrizes
21. autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O e CAP TULO 4 IDENTIFICA O DO SISTEMA Datapol O comando th2tf retorna os coeficientes da equa o a diferen as da modelagem Portanto a fun o de transfer ncia equivalente expressa por 3 que o modelo aproximado para a ponteira haste em forma de bra o A valida o da identifica o pode ser feita simulando a equa o do modelo com os dados medidos 5 15 8 G s 6 005897 5 51s 7 97 No caso do sistema de posi o tem se a fun o de transfer ncia 9 s Vu s que a fun o w s Vu s adicionada de um p lo na origem com um novo ganho expressa por 4 89 13 77 V s 00585 45 515 7 97 O tac metro opera de maneira bem linear na faixa de rota o operacional do conjunto servomotor el trico e conjunto de engrenagem que movimenta o bra o ponteira do sistema O servo potenci metro gira continuamente operando de forma bem linear de 0 at aproximadamente 345 da at 360 existe uma zona morta na qual o mesmo n o responde A parte el trica eletr nica e mec nica de acionamento do conjunto servo motor e engrenagem apresenta uma zona morta para sinais de comando V de aproximadamente 0 5 V mais uma satura o na tens o de acionamento do motor Vm em torno de 9 V Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es nece
22. de estado Figura 18 Representa o em matrizes de estado Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 26 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 9 EXPERI NCIAS a Efetuar as liga es indicadas na tabela 3 mantendo o m dulo com a chave de alimenta o na parte de tr s do mesmo desligado o led indicador deve estar apagado CONECTOR DE PLACA DE ACESSO AQUISI O VA pino 1 VN AM pino 5 AOO pino 14 GND pino 1 Tabela 3 Liga o entre as placas de aquisi o e o m dulo 2208 b Configurar o jumper de sele o J1 J2 do m dulo do lado esquerdo J1 Curto circuitar os pontos VDu e Vu d Na pasta INSTALLER localizada dentro da pasta ALOCA O POSICAO dar duplo clique em setup exe para instalar o aplicativo Ap s instala o abrir o aplicativo ALOCA O POSICAO exe Dever aparecer uma tela semelhante a da figura 19 ALOCA O POSI O vi Figura 19 Exemplo de tela de configura o e supervis o de controle de posi o Este Manual tem por objeti
23. desejado por exemplo 2 h Ligar o m dulo na rede el trica de 127 V 60 Hz e sua chave geral localizada na parte de tr s do equipamento Esperar alguns segundos at o led indicador do m dulo ascender Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 2 1 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol k Acionar a chave LIGA DESLIGA colocando a na posi o LIGA do programa de controle A malha de controle deve come ar a operar e o indicador VELOCIDADE deve indicar o valor da rota o em volts atual depois de certo tempo este valor deve estar pr ximo do dado da refer ncia Outros valores de refer ncias podem ser digitados e o sistema deve responder aos mesmos Perturba es introduzidas pelo potenci metro dist rbio ou tentativas suaves em tentar segurar a haste com uma caneta ser o compensadas adequadamente pela malha de controle Na janela GR FICO pode se observar a entrada e a sa da do sistema Para visualizar dist rbio sistema mude J1 J2 na posi o direita e curto circuitar K1 e K2 Colocar set
24. e Um controlador PD um tipo de compensador de avan o de fase e um PI de atraso de fase assim um PID pode ter uma a o predominante tipo avan o ou atraso dependendo dos ganhos do controlador Estando o sistema operando dentro da sua faixa de atua o linear poss vel usar m todos cl ssicos de projeto e sintonia de controladores PID ou Lead Lag para este m dulo Em faixas n o lineares usam se outras t cnicas que n o ser o tratadas aqui Os controladores anal gicos s o implementados atrav s de resistores capacitores e amplificadores operacionais Os ganhos dos controladores s o dados por rela es de resistores e capacitores Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 0 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 6 CONTROLADORES ELETR NICOS DIGITAIS Datapol CAP TULO 6 CONTROLADORES ELETR NICOS DIGITAIS Os controladores eletr nicos digitais t m sido largamente empregados em malhas de controle de processos por apresentarem algumas vantagens em rela o aos anal gicos Como vantagens pode se citar flexibilidade em altera
25. es de par metros ou ganhos dos compensadores uma vez que essas informa es est o relacionadas apenas com dados armazenados nas mem rias dos circuitos dos controladores e n o com valores de resistores e capacitores como ocorre nos anal gicos apresentam menores sensibilidades a varia es de temperatura e umidade ambiental do que os circuitos anal gicos possibilitam implementa es de filtros digitais e algoritmos especiais como controle adaptativo fuzzy neural etc Os equipamentos que implementam malhas de controles digitais de processos cont nuos recebem denomina es diversas conforme suas categorias de aplica es entre eles pode se mencionar controladores digitais de malha Single Loop e Multi Loops sistemas digitais de controle distribu dos SDCDs controladores l gicos program veis PLCs ou CLPs sistemas de aquisi o de dados e outros A estrutura b sica desses equipamentos est ilustrada na figura 7 SINAIS DE SINAIS DE TRANSDUTORES AD PROCESSADOR na ATUADORES Figura 7 Estrutura de controladores digitais de processos Conversores anal gicos digitais A D e conversores digitais anal gicos D A s o empregados para fazer interfaces com a instrumenta o dos processos a serem controlados Unidades de processamento microprocessadores implementam as fun es de controle desejadas empregando programas dedicados residentes nas mem rias destes equipamentos Os usu rios destes sistemas carregam os par m
26. etros e configura es de controle e acionam os mesmos para controlar processos diversos Os ganhos de fun es PID dos controladores digitais podem ser ajustados por m todos semelhantes aos de compensadores anal gicos Isto valido quando os tempos de varreduras das malhas de controle forem menores que dez vezes a menor constante de tempo do processo a ser controlado Caso contr rio devem ser utilizadas t cnicas de modelagem e projeto que utilizem a transformada Z 6 1 UTILIZA O DE PLACAS DE AQUISI O NO M DULO SERVO 2208 O controle do m dulo servomecanismo pode ser feito com placas de aquisi o de dados compradas opcionalmente junto com o m dulo Para efetuar a instala o deve se consultar o manual de Instala o e Opera o do Sistema de Aquisi o de Dados Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 1 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 7 UTILIZA O DE OUTROS EQUIPAMENTOS DE Datapoll CONTROLE COM O MODULO 2208 CAP TULO 7 UTILIZA O DE OUTROS EQUIPAMENTOS DE CONTROLE COM O MODULO 2208 O M dulo Servomcanis
27. iciente de atrito B equivalentes as partes mec nicas do processo que est o girando e s o associadas a um torque dado por To J w Bw Este valor o torque mec nico Tm desenvolvido pelo motor descontando um torque de dist rbio ocasionado por varia es que aparecem em sistema pr ticos tais como modifica es de atrito nas p s de um misturador devido a altera es de densidades dos produtos misturados resist ncia provocada pelo deslocamento da ferramenta de um torno autom tico em um bloco ou pe a sendo desgastada esfor o do vento batendo na estrutura de uma antena de radar etc O torque gerado pelo motor proporcional a corrente do mesmo ou seja Tm Colm Esta corrente depende da tens o aplicada no motor da tens o E induzida internamente da resist ncia Ra e da indut ncia La de armadura ou seja A tens o induzida proporcional a rota o do motor E c w Aplicando a transformada de Laplace nestas equa es e juntando as obt m se a fun o de transfer ncia que relaciona a rota o do sistema com a tens o aplicada no motor a equa o 1 Para outros modelos ver Ogata 1998 Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 5 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual p
28. isquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETRONICA 4 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 3 MODELAGEM MATEM TICA DO SISTEMA Datapol DIN MICO CAP TULO 3 MODELAGEM MATEM TICA DO SISTEMA DIN MICO Sistemas de controle devem apresentar caracter sticas de resposta previamente especificadas Para esta finalidade necess rio sintonizar os par metros dos controladores empregados Isto pode ser realizado de maneira eficiente se for conhecido algumas informa es b sicas sobre o processo a ser controlado em outras palavras necess rio conhecer o modelo din mico do sistema A modelagem matem tica de sistemas din micos realizada atrav s de leis f sicas que representem os processos e plantas reais de forma mais precisa poss vel e ou atrav s de medidas experimentais das entradas e sa das de interesse dos sistemas Os modelos matem ticos resultantes geralmente s o expressos atrav s de equa es diferenciais equa es a diferen as fun es de transfer ncia ou vari veis de estado O servomecanismo e processos similares podem ser representados matematicamente levando em considera o algumas caracter sticas f sicas As partes m veis do sistema podem ser representadas atrav s de um momento de in rcia J e de um coef
29. mecanismo constitu do por dois transdutores servomotor driver de acionamento conector de acesso protoboard e fontes de alimenta o A figura 2 ilustra o m dulo 2208 com seus respectivos blocos A figura 1 e o diagrama da figura 3 ilustram a instrumenta o empregada no M dulo Servomecanismo 2208 1 SERVO POT 2 SERVO MOTOR E TACO 3 CONECTOR 4 PROTOBOARD 5 CONDICIONADORES TRADUTORES 6 DRIVER Figura 2 M dulo 2208 Servomecanismo AMPLIFICADORES AMPLIFICADORES AMPLIFICADORES Figura 3 Instrumenta o do servomecanismo Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 2 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O 2 M DULO 2208 SERVOMECANISMO Datapol O bloco V I representa um circuito eletr nico que converte um sinal de tens o em uma corrente proporcional O bloco V representa um circuito eletr nico que converte um sinal de corrente em uma tens o proporcional Padr es de O a 5V e O a 20mA s o muito empregados na maioria dos equipamentos de medidas e controles industriais Este m dulo pode ser ligado a
30. mo 2208 pode ser ligado a outros equipamentos de controle Malhas Anal gicas CLPs Single Loops outras placas de aquisi o de dados etc Para isto basta verificar a compatibilidade dos sinais do sistema dispon veis no conector de acesso com os equipamentos utilizados Quaisquer d vidas consultar a Datapool Eletr nica Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 1 2 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O e CAP TULO 8 EXEMPLOS Datapol CAP TULO 8 EXEMPLOS 8 1 EXEMPLO 1 OBTEN O DOS GANHOS DE UM PI PARA A MALHA DE VELOCIDADE DO SERVO Sejam as especifica es no dom nio da frequ ncia margem de fase MF pr xima de 65 frequ ncia de cruzamento de ganho Wcg em torno de 2 rd s erro em regime permanente ess igual ou menor que 0 3 para entrada de refer ncia tipo rampa e erro nulo para entrada tipo degrau Essas especifica es no dom nio do tempo equivalem aproximadamente a um m ximo pico Mp em torno de 7 e um tempo de acomoda o Ta pr ximo de 3 seg O primeiro passo nos procedimentos de projeto por m todos do dom nio da freq
31. ncionamento da malha de controle de velocidade O controlador PI implementado pelo segundo amplificador operacional do circuito integrado LM358 pelos resistores R Rs R4 e o capacitor O ganho proporcional dado pela rela o R4Rs assim Kp 1 valor pr ximo do calculado anteriormente O ganho integral expresso pelo inverso de RC R361 logo Ki 1 bem pr ximo do valor previamente calculado Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA g 1 8 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol OBSERVA O Para visualizar a influ ncia do circuito dist rbio coloque o jumper de sele o J1 J2 do lado direito executando experi ncia controle de velocidade baixo rota o atrav s do potenci metro 1 dist rbio rapidamente sentido hor rio e anti hor rio v rias vezes 9 2 EXPERI NCIA 2 CONTROLE DE POSI O ANGULAR NO M DULO 2208 a Inserir a placa CONTROLE PID POSI O no conector de acesso do m dulo servomecanismo 2208 de tal forma que o primeiro pino da placa seja conectado no pino do
32. nector de acesso IU e IU b Em P5 ajustar com o m dulo desligado 250 ohms entre os pontos do conector de acesso e GND Em P6 ajustar com o m dulo desligado 250 ohms entre os pontos do conector de acesso IN e GND d Conectar J1 J2 na posi o direita e ligar o m dulo este dever rotacionar no sentido anti hor rio J1 J2 na posi o esquerda o motor para e Com o jumper J1 J2 na posi o esquerda conectar o mult metro nos pontos do conector de acesso VA e VA e girar o ponteiro com a m o Na posi o 90 o mult metro dever indicar 1 10 180 dever indicar 2 3V e 270 dever indicar 3 5V f Caso necessite ajustar o item anterior colocar o ponteiro na posi o de 90 com uma chave de fenda solte o potenci metro do ponteiro for ando levemente para cima Gire o cursor do potenci metro at indicar 1 10V no mult metro Cuidadosamente encaixe o potenci metro no ponteiro e refa a o teste do item 32 e Nestas condi es o m dulo estar preparado para executar as experi ncias proposta neste manual Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA g 29 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meio
33. nforma o fornecendo o sinal de comando Va para o sistema Os controladores ou compensadores mais frequentemente utilizados na pr tica s o os do tipo PID ou Lead Lag A equa o ideal de um compensador PID representada por 5 Vu t KpVe t Kif Ve t dt Kd E O nome PID vem dos respectivos efeitos das partes proporcional integral e derivativa da equa o A constante ou par metro Kp conhecido como ganho proporcional Ki como ganho integral e Kd como ganho derivativo Se o ganho da parte derivativa for nulo tem se um controlador PI Se o ganho da parte integral for nulo o controlador do tipo PD E assim para um tipo P etc Outra maneira de representar esta equa o atrav s de sua fun o de transfer ncia expressa por 6 A fun o t pica de um controlador Lead ou Lag representada atrav s de 7 onde os par metros ao 81 e b definem as caracter sticas de avan o ou atraso de fase deste tipo de compensador Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 9 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 5 CONTROLADORES ELETR NIC
34. nt nua de im permanente acoplado a um conjunto de engrenagem que aciona a parte mec nica bra o ponteiro do sistema de posicionamento e ou de rota o angular Um Driver linear a transistores modifica a tens o de armadura do motor a partir de sinais de comando Vp ou de baixa pot ncia Os sinais de comando podem estar na faixa de 5 a 5 V 0 a 5 V ou 0 8 20 A sele o Selec das faixas de opera o feita atrav s dos conectores de acesso dos sinais e tamb m por um circuito eletr nico deslocador Desloc de n vel e um circuito conversor I V de corrente para tens o O driver amplifica estes sinais em outro sinal Vy com capacidade de at 12 V e 1 5 A para acionamento do motor Um sinal adicional K junto com K serve para provocar varia es de torque no motor visando introduzir dist rbios no sistema 2 3 CONECTOR A sele o dos sinais de opera o feita atrav s dos conectores de acesso dispon veis no m dulo O desenho da figura 4 indica todos os sinais e o respectivo conector de acesso para ligar este m dulo a outros equipamentos de medi o controle etc o fofofofofo o fo fa fofofo fofo fofo lol k V V l V V3 Vou Vu V RA aly Va tly li Figura 4 Conector de acesso Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para qua
35. or quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O i CAP TULO 3 MODELAGEM MATEM TICA DO SISTEMA Datapol DIN MICO w s 6 Ls R J L B s R B c c Outra fun o de transfer ncia poss vel para este sistema aquela que relaciona o deslocamento angular 6 do processo pela tens o aplicada Conhecida a rela o entre a velocidade e o deslocamento angular dado por w c 0 obt m se a fun o 2 Os par metros de sistema pr ticos podem ser obtidos atrav s de medi es ensaios e dos dados dos fabricantes dos elementos constituintes do processo informa es nem sempre dispon veis O s 62 Vu s s L Js R J L B s R B c c Jc Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 6 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O e CAP TULO 4 IDENTIFICA O DO SISTEMA Datapol CAP TULO 4 IDENTIFICA O DO SISTEMA Outra maneira de obter modelos de sistemas din micos empregar m todos de identifica o ver Aguirre 2000 Atrav
36. oximadamente 1 V para cada 90 Para um determinado ngulo ajustado no potenci metro de refer ncia tentar deslocar suavemente a haste do mecanismo visando causar um dist rbio mec nico no sistema Verificar que a malha de controle tende a voltar a haste na posi o ajustada comprovando assim a atua o do controlador Desligando o m dulo deslocando a haste de posi o e ligando novamente a chave de alimenta o do sistema verifica se que a mesma volta na posi o definida pelo valor de REF Pode se usar oscilosc pios digitais para registrar a din mica da malha de controle Rotacionar o cursor do potenci metro DISTURBIO da placa para inserir dist rbio no sistema Neste caso a haste se move continuamente devido instabilidade do sistema provocada pelo potenci metro DISTURBIO Voltar o curso do potenci metro DISTURBIO para a posi o inicial para tornar o sistema est vel novamente EXPERI NCIA 3 CONTROLE DE VELOCIDADE COM AQUISI O DE DADOS a b d Instalar o software da National de Aquisi o de Dados 2 discos NI DAQ MX Instalar o software execut vel de Aquisi o de Dados CD Datapool Programas PID Veloc PID Pos Lead Lag Vel e Aloc Posi o Conectar o Sistema de Aquisi o SAD entre o PC e M dulo 2208 Efetuar as liga es indicadas na tabela 1 mantendo o m dulo com a chave de alimenta o na parte de tr s do mesmo desligado o led indicador deve estar apagado Manter o
37. qualquer equipamento de controle controladores de malhas anal gicas controladores digitais controladores l gicos program veis placas de aquisi o de dados etc que tenham entradas e sa das anal gicas em n veis de O a 5 V ou de 0 a 20 mA necess ria uma sa da anal gica para o sinal de comando uma entrada anal gica para a informa o de posi o angular ou para o sinal de rota o nas experi ncias de controle de posi o ou velocidade Para malhas de controle de posi o com realimenta o adicional de rota o s o necess rias duas entradas anal gicas Em equipamentos de controle digitais recomendado que essas entradas e sa da anal gicas tenham resolu o m nima de 8 bits para n o comprometer as precis es das medidas Recomenda se um tempo de varredura menor que 100 ms para atender os requisitos de resposta din mica do sistema melhor se for igual ou menor que 10 ms Todos os circuitos eletr nicos necess rios para o condicionamento de sinais do servo mecanismo tais como os filtros amplificadores retificador conversores de tens o para corrente corrente para tens o deslocador e driver foram implementados atrav s de amplificadores operacionais transistores diodos capacitores resistores fixos e vari veis trimpots 2 1 TRANSDUTORES A instrumenta o de cada transdutor contempla etapas espec ficas de amplifica o filtragem e transmiss o de valores dos sinais das grandezas f sica
38. s sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 10 CALIBRA O DO M DULO SERVO 2208 Datapol 10 4 K2 VD VA VN VU VDU IDENTIFICA O DOS PONTOS DE ACESSOS DO CONECTOR Terminal central do potenci metro P1 dist rbio Entrada do circuito amplificador dist rbio Entrada do circuito deslocador Sa da do circuito de rota o do ponteiro Sa do do circuito de condicionador de velocidade Entrada da refer ncia 0 a 5V do servomotor Sa da do circuito deslocador VA VU VN VD Refer ncia GND IN e IN Sa da do circuito de condicionador de velocidade usando conversor V I IA e IA Sa da de VA usando conversor V I Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 30 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA A SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O i CAP TULO 11 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS Datapool CAP TULO 11 REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS 1 Aguirre L A Introdu o Identifica o de Sistemas Editora UFMG 2000 Ogata K Engenharia de
39. s de medidas experimentais das entradas e sa das de interesse de um sistema poss vel computar estas medidas e obter um modelo aproximado expresso atrav s de equa es matem ticas Para o sistema de velocidade no servomecanismo foi realizado um ensaio aplicando um degrau na entrada de comando V do driver do motor e mediu se o sinal resultante V da informa o de velocidade Foram utilizados valores de sinais na entrada de comando do sistema de maneira que ele respondesse na sua faixa de opera o linear A figura 5 ilustra o gr fico obtido no ensaio de resposta ao degrau Resposta ao degrau Figura 5 Resposta ao degrau Os comandos do Matlab para obter a identifica o s o 1000 2500 DU 1000 2500 lt Enter gt e v y DU modelo arx v 4 4 1 lt Enter gt Nz Dz th2tf modelo lt Enter gt Ns Ds d2cm Nz Dz 0 01 zoh O comando arx Toolbox Ident gera o modelo a partir dos dados de entrada e sa da do sistema os valores entre colchetes representam o n mero de zeros p los e atrasos respectivamente da representa o do modelo Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 7 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem
40. s em n veis compat veis com os equipamentos que ir o usar estas informa es Estas etapas usualmente recebem a denomina o de condicionamento de sinais Elas s o necess rias para atender os requisitos dos equipamentos que receber o estes dados para aplica es diversas tais como medi es controles supervis es etc Como transdutor de deslocamento angular usado um servo potenci metro alimentado com uma fonte de tens o fixa regulada Deslocamentos angulares no eixo deste potenci metro variam proporcionalmente a tens o V do seu cursor Este sinal passa por um filtro visando minimizar eventuais ru dos el trico que possam ser induzidos devido comuta o dos coletores do motor de acionamento da parte mec nica do sistema de posicionamento Este sinal amplificado por um amplificador eletr nico bloco Amp no desenho visando atender a condi es de n veis dos equipamentos que possam usar essa informa o resultante Va que est dispon vel na faixa de O a 5 V e tamb m em sinal de corrente la na faixa de O a 20 mA obtida atrav s de um conversor V I Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 3 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o express
41. ss rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA 8 N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O CAP TULO 5 CONTROLADORES ELETR NICOS Datapol ANAL GICOS CAP TULO 5 CONTROLADORES ELETR NICOS ANAL GICOS Os controladores ou compensadores anal gicos s o circuitos eletro eletr nicos respons veis em processar os sinais dos transdutores dos processos a serem controlados fornecendo sinais de comandos que fa am os sistemas serem est veis rejeitarem dist rbios varia es de par metros e ou modificarem suas respostas din micas O diagrama em blocos ilustrado na figura 6 mostra uma malha de controle t pica onde o sistema a ser controlado M dulo de Servomecanismo 2208 BRA O PONTEIRIO N V Realimenta o TRANSDUTOR DE POSI O E OU ROTA O Figura 6 Malha de controle t pica A estrutura b sica mostrada gen rica e pode ser usada no controle de muitos outros processos ou plantas reais O valor desejado na sa da do sistema definido pelo valor de Vr conhecido como refer ncia ou set point Este valor subtra do do sinal de realimenta o Vy chamado de valor de erro Ve O controlador processa esta i
42. u ncia obter o modelo param trico fun o de transfer ncia ou n o param trico resposta em frequ ncia do processo a ser controlado Isto pode ser feito por medi es experimentais t cnicas de identifica o de sistemas ou atrav s de m todos num ricos e ou anal ticos quando j se tem o modelo do sistema Para este equipamento de servomecanismo a fun o de modelagem do sistema de rota o expressa por 3 Para calcular os ganhos do controlador ser o usadas as equa es 8 conhecidas em livros de sistemas de controle p ex Phillips e Harbor 1996 Ki lim s G s L ss 180 MF ZG jWcg sina Ki Kd 5 IWcg Wcg Wcg Atrav s de uma calculadora cient fica que opere com n meros complexos poss vel calcular o m dulo e a fase da fun o do processo expressa por 3 ou seja G j2 1 172 55 Logo a 180 50 55 60 assim Ki 1 9 e Kp 0 89 Como controlador desejado um PI o ganho Kd admitido ser nulo Para verificar se as especifica es foram alcan adas pode se simular o sistema compensado ou serem realizadas medidas na malha de controle real Se as especifica es n o s o cumpridas os ganhos calculados s o alterados um pouco visando ajustar eventuais imprecis es na modelagem do processo ou do pr prio controlador Este Manual tem por objetivo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias
43. vo nico fornecer as informa es necess rias realiza o de experi ncias no equipamento DATAPOOL correspondente 27 N o permitido seu uso para quaisquer outras finalidades sem a autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA N o permitida a reprodu o total ou parcial deste Manual por quaisquer meios sem autoriza o expressa da DATAPOOL ELETR NICA SERVOMECANISMO 2208 MANUAL DE EXPERIENCIA E CALIBRA O lt CAP TULO 9 EXPERI NCIAS Datapol e f 9 h Entrar com os ganhos K1 0 5 K2 0 5 Ki 2 5 dt ms 50 O valor de referencia pode ser digitado no campo SET POINT ou simplesmente deslocar a barra at o valor desejado por exemplo 90 Ligar o m dulo na rede el trica de 127 V 60 Hz e sua chave geral localizada na parte de tr s do equipamento Esperar alguns segundos at o led indicador do m dulo ascender Acionar a chave LIGA DESLIGA colocando a na posi o LIGA do programa de controle A malha de controle deve come ar a operar e o indicador deve indicar o valor da posi o atual depois de certo tempo este valor deve estar pr ximo do dado da refer ncia Outros valores de refer ncias podem ser digitados e o sistema deve responder aos mesmos Perturba es introduzidas pelo potenci metro dist rbio ou tentativas de mover a haste de lugar ser o compensadas adequadamente pela malha de controle Na janela GR FICO pode se observar a entrada e
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