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2022_IgorDeAlcantaraRabelo_tcc.pdf2,97 MBAdobe PDFver/abrir
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dc.contributor.advisorPizo, Gerardo Antonio Idrobo-
dc.contributor.authorRabelo, Igor de Alcantara-
dc.identifier.citationRABELO, Igor de Alcantara. Estudo e simulação de um controlador PID aplicado em um sistema de suspensão magnética de uma viga. 2022. 109 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.pt_BR
dc.descriptionTrabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2022.pt_BR
dc.description.abstractCom o desenvolvimento da tecnologia, o sistema de levitação magnética tem sido cada vez mais utilizado em diversos ramos da engenharia. Este trabalho consistiu em estudar e simular um sistema de levitação magnética (maglev) utilizando um controlador PID(Proporcional Integrativo Derivativo) para linearizar e estabilizar a planta do sistema físico. Foram desenvolvidos estudos acerca da modelagem do eletroimã que funciona como atuador no sistema, sensores de posição para simular a realimentação do sistema maglev e simular a medição da posição da viga e, a modelagem matemática de todo o sistema utilizando o software MATLAB/Simulink. Inicialmente foram realizados levantamentos bibliográficos para compreender o funcionamento e aplicações de um maglev. Logo em seguida, foi realizada a modelagem do eletroimã de acordo com as características essenciais para realizar a simulação do maglev da viga. Assim, encontrou-se o modelo do sensor Hall com as devidas configurações obtidas do datasheet, para simular a posição da viga,logo, foi realizado o cálculo do ganho e, com isso, a modelagem matemática do sistema como um todo, para simular o controlador PID em malha fechada em tempo contínuo e discreto. Assim, o sistema foi linearizado e estabilizado ao redor do ponto de equilíbrio deaproximadamente𝜃= 0.001 rad, com isso, foi utilizado o método de sintonia de Ziegler-Nichols e o método por tentativa e erro para ajustar o controle do sistema por meio de simulações realizadas no MATLAB/Simulink. Deste modo, foram realizados três ajustes para estabilizar o sistema, sendo que o último, com os ganhos de 𝐾𝑝= 37.15,𝐾𝑖= 87.09,𝐾𝑑= 3.82, apresentou o melhor resultado, em relação as oscilações que foram diminuídas drasticamente, tornando os pólos reais, cujo valores foram de -1626.5, -23.47, -14.26, -5.78,fazendo o sistema se comportar com maior rapidez devido aos pólos estarem distantes do eixo imaginário no plano (s) e, consequentemente aos parâmetros de regime permanente nulo, sobre sinal (overshoot) de aproximadamente 𝑀𝑝= 10.6%, tempo de subida de 𝑇𝑟=0.036 s e o tempo de acomodação 𝑇𝑠= 0.86 s. Diante disso, o sistema tornou-se estável em cima da posição angular máxima simulada, cujo, valor foi de𝜃= 0.028 rad. Por fim,foi realizada a discretização da equação de malha fechada do terceiro ajuste com período de amostragem 𝑇𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎𝑔𝑒𝑚= 0.02 s e desenvolvida a equação de diferenças para que em trabalhos futuros seja implementado um algoritmo em um computador/microcontrolador.pt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subject.keywordSuspensão magnéticapt_BR
dc.subject.keywordMagnetismopt_BR
dc.titleEstudo e simulação de um controlador PID aplicado em um sistema de suspensão magnética de uma vigapt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso - Graduação - Bachareladopt_BR
dc.date.accessioned2023-02-15T20:56:49Z-
dc.date.available2023-02-15T20:56:49Z-
dc.date.submitted2022-05-04-
dc.identifier.urihttps://bdm.unb.br/handle/10483/33586-
dc.language.isoPortuguêspt_BR
dc.rights.licenseA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar o trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.pt_BR
dc.description.abstract1With the development of technology, the magnetic levitation system has been increasingly used in various branches of engineering. This work consisted of studying and simulating a magnetic levitation (maglev) system using a PID (Proportional Integrative Derivative) controller to linearize and stabilize the physical system’s plant. Studies were developed about the modeling of the electromagnet that works as an actuator in the system, position sensors to simulate the feedback of the maglev system and simulate the measurement of the position of the beam, and the mathematical modeling of the entire system using MATLAB/Simulink software. Initially, a literature survey was conducted to understand the operation and applications of a maglev. Next, the electromagnet was modeled according to the essential characteristics to perform the beam maglev simulation. Then, the Hall sensor model was found with the proper settings obtained from the datasheet, to simulate the position of the beam, then, the gain calculation was performed and, with this, the mathematical modeling of the system as a whole, to simulate the closed loop PID controller in continuous and discrete time. So, the system was linearized and stabilized around the equilibrium point of approximately 𝑡ℎ𝑒𝑡𝑎= 0.001 rad, and the Ziegler-Nichols tuning method and the trial-and-error method was used to adjust the system control through simulations performed in MATLAB/Simulink. Thus, three adjustments were made to stabilize the system, and the last one, with the gains of 𝐾𝑝= 37.15, 𝐾𝑖= 87.09, 𝐾𝑑=3.82, presented the best result, regarding the oscillations that were drastically decreased,making the real poles, whose values were -1626.5, -23.47, -14. 26, -5.78, making the system behave faster due to the poles being far from the imaginary axis in the (s) plane and,consequently, the permanent regime parameters of zero, overshoot of approximately 𝑀𝑝=10.6%, rise time of 𝑇𝑟= 0.036 s and the settling time 𝑇𝑠= 0.86 s. Given this, the system became stable over the simulated maximum angular position, whose value was 𝑡ℎ𝑒𝑡𝑎=0.028 rad. Finally, the discretization of the closed loop equation of the third setting with sampling period 𝑇𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔= 0.02 s was performed and the difference equation was developed for future works, to be implemented an algorithm on a computer/microcontroller.pt_BR
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