Modelagem e controle de um Twin-Rotor

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema de controle para o Twin-Rotor, plataforma fabricada pela empresa Feedback Instruments R para fins de pesquisa. Primeiramente, utilizou-se a metodologia caixa-preta na identificação de um modelo linear composto por quatro funções de transferência representativas da dinâmica MIMO do Twin-Rotor; o modelo foi validado com dados experimentais e utilizado posteriormente na síntese dos controladores. O primeiro sistema testado consistiu de dois controladores PID independentes, um para cada canal do Twin-Rotor; o desempenho experimental obtido foi satisfatório no controle individual das saídas, para o caso do controle concomitante, o forte acoplamento entre os canais do Twin-Rotor degradou a resposta do sistema. Testou-se a eficácia do uso de um bloco de desacoplamento na isolação dos canais com posterior uso dos controladores PID, houve degradação ainda maior do desempenho devido à inserção de dinâmicas de maior ordem. Desenvolveu-se um controlador robusto MIMO para tratar o problema do controle simultâneo das saídas; o desempenho em simulação foi satisfatório para sinais de referência com as restrições de pequena amplitude e baixa frequência. Não houve sucesso na implementação prática do controlador robusto devido à sua alta ordem.

Palavras-chave em Inglês

Linear model
Decoupling
Robust control

Resumo em Inglês

This study aimed at the development of a control system for the Twin-Rotor, a platform manufactured by Feedback Instruments R for reasearch purposes. Firstly, a black-box methodology was used to find a linear model composed of four transfer functions representing the Twin-Rotor’s MIMO dynamics; the model was validated with experimental data and used after in the controllers‘ synthesis. The first tested system was composed of two independent PID controllers, one for each Twin-Rotor‘s channel; the obtained experimental performance was satisfactory in the individual output controlling, for the concomintant case, the strong coupling between Twin-Rotor’s channels degraded the system response. The effectiveness of using a decoupling block for isolating the channels combined with PID controllers use was tested, the performance was even more degraded due to big order dynamics insertion. A MIMO robust controller was developed to deal with the problem of controlling both outputs simultaneously; the simulation performance was satisfactory for reference signals with small amplitude and low frequency restrictions. There was no success in the robust controller practical implementation due to its high order.

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Data de Publicação

2017-01-31

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