Implementação de um controlador PID embarcado para o controle em malha fechada de um estimulador neuromuscular funcional

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Controle ativo de vibrações de rotores com mancais magnéticos: influência dos parâmetros do controlador PID

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Digital controller design considering hardware constraints: application in a paraplegic patient

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Controlador PID utilizando microcontrolador PIC

This monograph proposes the implementation of a low cost PID controller utilizing a PIC microcontroller, and its application in a positioning system previously controlled by a dedicated integrated circuit for a positioning system. Applying the closed-loop PID control, the system instability was reduced, and its response was smoother, eliminating vibrations and mechanical wear compared to its response with the dedicated integrated circuit, which has a very limited control action. The actuator of the system is a DC motor, whose speed is controlled by the Pulse Width Modulation (PWM) technique, using a Full-Bridge circuit, allowing the shift of direction of rotation. The utilized microcontroller was the PIC16F684, which has an enhanced PWM module, with its analog converters used as reference and position feedback. The positioning sensor is a multiturn potentiometer coupled to the motor axis by gears. The possibility of programming the PID coefficients in the microcontroller, as well as the adjustment of the sampling rate, allows the implemented system achieving high level of versatility

Diseño e implementación de un controlador de velocidad PID multivariable para un robot con configuración de triciclo

La robótica móvil constituye un área de desarrollo y explotación de interés creciente. Existen ejemplos de robótica móvil de relevancia destacada en el ámbito industrial y se estima un fuerte crecimiento en el terreno de la robótica de servicios. En la arquitectura software de todos los robots móviles suelen aparecer con frecuencia componentes que tienen asignadas competencias de gobierno, navegación, percepción, etcétera, todos ellos de importancia destacada. Sin embargo, existe un elemento, difícilmente prescindible en este tipo de robots, el cual se encarga del control de velocidad del dispositivo en sus desplazamientos. En el presente proyecto se propone desarrollar un controlador PID basado en el modelo y otro no basado en el modelo. Dichos controladores deberán operar en un robot con configuración de triciclo disponible en el Departamento de Sistemas Informáticos y deberán por tanto ser programados en lenguaje C para ejecutar en el procesador digital de señal destinado para esa actividad en el mencionado robot (dsPIC33FJ128MC802). ABSTRACT Mobile robotics constitutes an area of development and exploitation of increasing interest. There are examples of mobile robotics of outstanding importance in industry and strong growth is expected in the field of service robotics. In the software architecture of all mobile robots usually appear components which have assigned competences of government, navigation, perceptionetc., all of them of major importance. However, there is an essential element in this type of robots, which takes care of the speed control. The present project aims to develop a model-based and other non-model-based PID controller. These controllers must operate in a robot with tricycle settings, available from the Department of Computing Systems, and should therefore be programmed in C language to run on the digital signal processor dedicated to that activity in the robot (dsPIC33FJ128MC802).

Robust CDM and pole placement PID based thrust controllers for multirotor motor-rotor simplified model

Positioning and orientation precision of a multirotor aerial robot can be increased by using additional control loops for each of the driving units. As a result, one can eliminate lack of balance between true thrust forces. A control performance comparison of two proposed thrust controllers, namely robust controller designed with coefficient diagram method (CDM) and proportional, integral and derivative (PID) controller tuned with pole-placement law, is presented in the paper. The research has been conducted with respect to model/plant matching uncertainty and with the use of antiwindup compensators for a simple motor-rotor model approximated by first-order inertia plus delay. From the obtained simulation results one concludes that appropriate choice of AWC compensator improves tracking performance and increases robustness against parametric uncertainty.

Sintonia automática de controladores PID: uma abordagem neuro - genética

Dissertação de dout. em Electrónica e Computação, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2004

Hardware/firmware implementation of a soft sensor using an improved version of a fuzzy identification algorithm

This paper presents the design and implementation of an embedded soft sensor, i. e., a generic and autonomous hardware module, which can be applied to many complex plants, wherein a certain variable cannot be directly measured. It is implemented based on a fuzzy identification algorithm called ""Limited Rules"", employed to model continuous nonlinear processes. The fuzzy model has a Takagi-Sugeno-Kang structure and the premise parameters are defined based on the Fuzzy C-Means (FCM) clustering algorithm. The firmware contains the soft sensor and it runs online, estimating the target variable from other available variables. Tests have been performed using a simulated pH neutralization plant. The results of the embedded soft sensor have been considered satisfactory. A complete embedded inferential control system is also presented, including a soft sensor and a PID controller. (c) 2007, ISA. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Dynamic positioning systems: An experimental analysis of sliding mode control

Vessel dynamic positioning (DP) systems are based on conventional PID-type controllers and an extended Kalman filter. However, they present a difficult tuning procedure, and the closed-loop performance varies with environmental or loading conditions since the dynamics of the vessel are eminently nonlinear. Gain scheduling is normally used to address the nonlinearity of the system. To overcome these problems, a sliding mode control was evaluated. This controller is robust to variations in environmental and loading conditions, it maintains performance and stability for a large range of conditions, and presents an easy tuning methodology. The performance of the controller was evaluated numerically and experimentally in order to address its effectiveness. The results are compared with those obtained from conventional PID controller. (c) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Controlo de um gerador hidroeléctrico utilizado na recuperação de energia numa conduta de abastecimento de água

O presente trabalho pretende contribuir para a melhoria da eficiência dos sistemas de transporte e distribuição de água, possível de conseguir através da recuperação de energia potencial que, em certas situações, existe em excesso em condutas gravíticas. Sendo uma questão já abordada em diversos estudos, as poupanças de energia a que poderá conduzir, justificam a análise de todas as oportunidades, em especial no nosso País, cuja dependência energética do exterior é bem conhecida. Todavia, a implementação de soluções que recorrem à instalação de turbinas em condutas de abastecimento de água, causam naturalmente alguma apreensão às respectivas entidades gestoras, uma vez que pode pôr em causa a integridade das condutas e, em consequência, o abastecimento de água. Neste contexto, o estudo de modelos de controlo específicos para os referidos equipamentos poderá ser um contributo para a implementação mais alargada das soluções de melhoria da eficiência de sistemas de abastecimento de água, através da instalação de geradores hidroeléctricos, que terão a dupla função de controlo de caudal e produção de energia. O estudo e simulação dos modelos de controlo contidos neste trabalho permite concluir que é possível garantir a segurança das condutas e produzir energia eléctrica com turbinas nelas instaladas. Interessa assim aprofundar este tipo de estudos de forma a conseguir modelos de controlo que, com as premissas indicadas, possibilitem a optimização da produção de energia.

Aplicação de algoritmos genéticos para sintonia de controladores

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Sintonia de controladores baseada em Sistemas de Inferência Difusa

Este trabalho de pesquisa e desenvolvimento tem como fundamento principal o Conceito de Controlo por Lógica Difusa. Utilizando as ferramentas do software Matlab, foi possível desenvolver um controlador com base na inferência difusa que permitisse controlar qualquer tipo de sistema físico real, independentemente das suas características. O Controlo Lógico Difuso, do inglês “Fuzzy Control”, é um tipo de controlo muito particular, pois permite o uso simultâneo de dados numéricos com variáveis linguísticas que tem por base o conhecimento heurístico dos sistemas a controlar. Desta forma, consegue-se quantificar, por exemplo, se um copo está “meio cheio” ou “meio vazio”, se uma pessoa é “alta” ou “baixa”, se está “frio” ou “muito frio”. O controlo PID é, sem dúvida alguma, o controlador mais amplamente utilizado no controlo de sistemas. Devido à sua simplicidade de construção, aos reduzidos custos de aplicação e manutenção e aos resultados que se obtêm, este controlador torna-se a primeira opção quando se pretende implementar uma malha de controlo num determinado sistema. Caracterizado por três parâmetros de ajuste, a saber componente proporcional, integral e derivativa, as três em conjunto permitem uma sintonia eficaz de qualquer tipo de sistema. De forma a automatizar o processo de sintonia de controladores e, aproveitando o que melhor oferece o Controlo Difuso e o Controlo PID, agrupou-se os dois controladores, onde em conjunto, como poderemos constatar mais adiante, foram obtidos resultados que vão de encontro com os objectivos traçados. Com o auxílio do simulink do Matlab, foi desenvolvido o diagrama de blocos do sistema de controlo, onde o controlador difuso tem a tarefa de supervisionar a resposta do controlador PID, corrigindo-a ao longo do tempo de simulação. O controlador desenvolvido é denominado por Controlador FuzzyPID. Durante o desenvolvimento prático do trabalho, foi simulada a resposta de diversos sistemas à entrada em degrau unitário. Os sistemas estudados são na sua maioria sistemas físicos reais, que representam sistemas mecânicos, térmicos, pneumáticos, eléctricos, etc., e que podem ser facilmente descritos por funções de transferência de primeira, segunda e de ordem superior, com e sem atraso.

Controlo e optimização de sistemas AVAC recorrendo a técnicas de inteligência artificial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Navegação de robôs móveis por marcas artificiais em ambientes semi-estruturados

Mestrado em engenharia electrotécnica e de computadores - Área de Especialização de Sistemas Autónomos