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Title in Portuguese: Utilização de motores de indução trifásicos em manipulador articulado com 2 graus de liberdade considerando estratégias de controle vetorial de campo orientado indireto e modo de controle deslizante
Title: Use of three-phase induction motors in an articulated manipulator of 2-dof considering the strategies of vector control and slidnig mode control
Author: Diniz, Éber de Castro
Advisor(s): Barreto, Luiz Henrique Silva Colado
Co-advisor(s): Reis, Laurinda Lúcia Nogueira dos
Keywords: Engenharia elétrica
Máquinas elétricas
Robótica
Issue Date: 2013
Citation: DINIZ, E. C. Utilização de motores de indução trifásicos em manipulador articulado com 2 graus de liberdade considerando estratégias de controle vetorial de campo orientado indireto e modo de controle deslizante. 2013. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
Abstract in Portuguese: O presente trabalho propõe o controle de posição de um manipulador articulado de dois graus de liberdade acionado a partir de motores de indução trifásicos com um controlador na malha de corrente. O trabalho contempla a modelagem mecânica do manipulador que será desenvolvida a partir das cinemáticas direta e inversa e o controle de posição dos motores de indução atuando desacoplados do sistema e alocados no manipulador. Deste modo, foram desenvolvidas duas estratégias de controle de manipuladores com dois graus de liberdade, uma utilizando o esquema por controle vetorial de campo orientado indireto e outra através de controle por modos deslizantes (Sliding Mode Control – SMC). Estas estratégias de controle são aplicadas a malha de corrente dos motores de indução que acionam o manipulador. Os parâmetros do controlador de posição dos manipuladores são levados em consideração no cálculo dos parâmetros do controlador da malha de controle de corrente, de modo a se obter resultados satisfatórios no posicionamento dos graus de liberdade. Além disso, foi realizado um estudo comparativo entre o controle vetorial de campo orientado indireto e o controle de modos deslizantes aplicado na malha de corrente. A vantagem do SMC em relação ao controle vetorial de campo orientado indireto deveu-se a que o primeiro possuía em sua lei de controle desenvolvida nesta tese a utilização direta da posição do grau de liberdade do manipulador, enquanto que o segundo atuava somente como um controlador com rejeição ao distúrbio. O controlador Proporcional-Integral (PI) foi utilizado nas malhas de posição e velocidade de modo a fornecer um padrão de comparação confiável entre os controladores de corrente. Com a finalidade de implementar o sistema de controle de cada motor individualmente e dos motores acoplados ao manipulador utilizou-se um processador digital de sinais.
Abstract: This paper proposes the position control of an articulated manipulator of two degrees of freedom driven by induction motors with a controller in the current loop. The work includes the mechanical modeling of the handler that will be developed from the direct and inverse kinematics and position control of induction motors operating system and uncoupled allocated in the manipulator. Thus, we developed two strategies for control of manipulators with two degrees of freedom, one using the scheme for field-oriented vector control and other means of indirect sliding mode control (Sliding-Mode Control - SMC). These control strategies are applied to current loop of induction motors that drive the manipulator. The parameters of the position controller of manipulator are taken into account in calculating the controller parameters of the current control loop, in order to obtain satisfactory results in the positioning the degrees of freedom. In addition, we performed a comparative study between the indirect field-oriented vector control and sliding mode control applied to the current loop. The advantage of the SMC compared to the indirect field-oriented vector control due to the first had in its control law, developed in this thesis, the use of position degree of freedom manipulator applied directly in the control law, while the second acted only as a disturbed rejection controller for the position loop. The Proportional-Integral (PI) was used in the position and speed loops for both current control algorithms to provide a standard for comparison between. For the purpose of implementing the control system individually for each engine and motors coupled to the manipulator used a digital signal processor.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/6496
metadata.dc.type: Tese
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