CONTROLE DE UM PÊNDULO FURUTA POR ALOCAÇÃO DE POLOS E REGULADOR QUADRÁTICO LINEAR (LQR)

Luiz Eduardo Pivovar, Uiliam Nelson Lendzion Tomaz Alves, Ricardo Breganon, Felipe Augusto de Aguiar Possoli, Rodrigo Henrique Cunha Palácios, Marcio Mendonça

Resumo


O pêndulo Invertido Rotacional, também conhecido como Pêndulo Furuta, é um sistema mecânico projetado para simular o problema do autoequilíbrio. O problema de controle neste sistema consiste em estabilizar uma haste acima de seu eixo de rotação numa posição de equilíbrio instável. Este sistema também é caracterizado por uma dinâmica multivariável e altamente não linear. Tais características o assemelham a problemas de grande relevância para a indústria e para a sociedade, como a estabilização do lançamento de foguetes e a modelagem de edifícios para o estudo das consequências de abalos sísmicos nestas estruturas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta o projeto de controle de um protótipo de Pêndulo Furuta, utilizando os métodos de Alocação de Polos e Regulador Quadrático Linear (LQR), cujas implementações foram feitas com auxílio da plataforma Matlab/Simulink®. Estes controladores foram projetados a partir de um modelo matemático obtido em espaço de estados. Uma vez que nem todas as variáveis necessárias para realimentação são medidas fisicamente, também foi implementado um observador de estados. A partir disto, foi feito um teste constituído por simulação e experimento, para validar o modelo matemático proposto e comparar os desempenhos dos controladores, frente ao objetivo de estabilizar a haste. Por fim, as performances dos controladores são comparadas por análise gráfica. Os resultados indicaram que ambos os controladores foram capazes de estabilizar a haste do Pêndulo na posição vertical, a despeito de variações angulares aplicadas no braço de equipamento. Também foram identificadas características oscilatórias na resposta do sistema para os dois controladores. 


Palavras-chave


Pêndulo Furuta. Alocação de Polos. Regulador Quadrático Linear (LQR).

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DOI: http://dx.doi.org/10.21575/25254782rmetg2022vol7n72349

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Direitos autorais 2022 Luiz Eduardo Pivovar, Uiliam Nelson Lendzion Tomaz Alves, Ricardo Breganon, Felipe Augusto de Aguiar Possoli, Rodrigo Henrique Cunha Palácios, Marcio Mendonça

Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão ISSN 2525-4782

Qualis no Quadriênio 2017-2020: B3