METHODOLOGY AND METHODS
4.3 Telenor Research and Development Culture
4.3.3 Research vs. product development orientation
Os resultados experimentais foram obtidos com as mesmas condições de operação mostra- das nas simulações, sendo considerada falha o atraso computacional. Esse atraso é introduzido artificialmente no sistema em intervalos definidos de tempo conforme mostrado na Tabela 8.1, ou seja, no experimento de 120 segundos o atraso esta presente de 30 à 60 segundos e de 90 à 120 segundos.
As Figuras 9.11 e 9.12 mostram a resposta que o sistema teve operando somente com o controlador CDMD-o ativo, e pode ser observado que o sistema não obteve um bom resultado. Nas Figuras 9.13 e 9.14 o esquema para a detecção e a acomodação de falhas estava ativo, sendo mostrado na Figura 9.13 a posição do carro sobre o trilho e a ângulo do pêndulo. Na Figura 9.14, é mostrado o sinal de controle e o controlador ativo.
9.2 Resultados Experimentais do Pêndulo Invertido 80
0 20 40 60 80 100 120 −0.1
0 0.1
Deslocamento do Carro e Referência
metros 0 20 40 60 80 100 120 −0.05 0 0.05 Ângulo do Pêndulo radianos
Figura 9.11: Esquema de Detecção Inativo: Posição do Carro e Ângulo do Pêndulo (Experi- mento). 0 20 40 60 80 100 120 −5 0 5 Sinal de Controle volts 0 20 40 60 80 100 120 1 1.5 2 Controlador Ativo 1: CDMD−o ; 2: CDMD−h
9.2 Resultados Experimentais do Pêndulo Invertido 81
0 20 40 60 80 100 120 −0.1
0 0.1
Deslocamento do Carro e Referência
metros 0 20 40 60 80 100 120 −0.1 0 0.1 Ângulo do Pêndulo radianos
Figura 9.13: Esquema de Detecção Ativo: Posição do Carro e Ângulo do Pêndulo (Experi- mento). 0 20 40 60 80 100 120 −5 0 5 Sinal de Controle volts 0 20 40 60 80 100 120 1 1.5 2 Controlador Ativo 1:CDMD−o 2:CDMD−h
Figura 9.14: Esquema de Detecção Ativo: Sinal de Controle e Controlador Ativo (Experi- mento).
9.2 Resultados Experimentais do Pêndulo Invertido 82
O sistema controlado pelos CDMD-o e CDMD-h, com o esquema de detecção e adaptação dos controladores ativo obteve um resultado melhor do que o do sistema controlado somente pelo CDMD-o. No entanto aparentemente como mostrado na Figura 9.14, ocorreu um excesso de chaveamento indevidamente, porém amplia-se a Figura 9.14 como mostra a Figura 9.15 percebe-se que pela média de permanência os controladores adequados à condição de operação permaneceram ativos por mais tempo.
0 5 10 15 20 25 30 1 1.5 2 Controlador Ativo 1:CDMD−o 2:CDMD−h 30 35 40 45 50 55 60 1 1.5 2 Controlador Ativo 1:CDMD−o 2:CDMD−h
Figura 9.15: Ampliação no Chaveamento.
Um outro experimento foi feito, para tentar melhorar o chaveamento do esquema de detec- ção de falhas. O período de amostragem e o atraso são os mesmos que foram usados no outro experimento, porém na entrada do observador com atraso adiciona-se 0,009 segundos além do atraso normal. Com isso considerou-se um atraso real que pode estar ocorrendo no sistema de 0,009 segundos.
A resposta que o sistema teve com esse novo atraso na alimentação do observador é mos- trada através das Figuras 9.16 e 9.17.
Mudando o atraso na entrada do observador, nota-se que o chaveamento em decorrência disso foi melhor como mostrado na Figura 9.17. Contudo observa-se que o esforço de controle foi maior.
9.2 Resultados Experimentais do Pêndulo Invertido 83
0 20 40 60 80 100 120 −0.1
0 0.1
Deslocamento do Carro e Referência
metros 0 20 40 60 80 100 120 −0.1 0 0.1 Ângulo do Pêndulo radianos
Figura 9.16: Esquema de Detecção Ativo: Posição do Carro e Ângulo do Pêndulo Mudando Atraso do Observador (Experimento).
0 20 40 60 80 100 120 −5 0 5 Sinal de Controle volts 0 20 40 60 80 100 120 1 1.5 2 Controlador Ativo 1: CDMD−o ; 2: CDMD−h
Figura 9.17: Esquema de Detecção Ativo: Sinal de Controle Mudando Atraso do Observador (Experimento).
9.3 Comentários 84
Nos dois experimentos feitos com o esquema de detecção de falhas ativo, o sistema teve um bom resultado, superando o desempenho do sistema controlado apenas pelo CDMD-o.
9.3 Comentários
Apesar das dificuldades típicas que ocorrem em realizações experimentais, os resultados obtidos de maneira geral apontam para um melhor desempenho do sistema quando utiliza-se os controladores propostos, que levam em consideração a falha por atraso computacional.
85
10 Conclusões
Este trabalho apresentou uma estratégia de controle, com dois controladores digitais base- ados em modos deslizantes. Um controlador que não leva em consideração o atraso no tempo de computação do sinal de controle (CDMD-o) (GARCIA et al., 2005), e outro controlador que leva em consideração o atraso no tempo de computação no sinal de controle (CDMD-h) (CAUN, 2007). O atraso foi considerado como uma falha, pois além de diminuir a robustez pode levar o sistema a instabilidade.
O CDMD-o apresentou excelentes resultados, garantindo a estabilidade dos sistemas simu- lados quando não existiu a ocorrência de atraso computacional, mas quando se introduziu o atraso computacional no sinal de controle o CDMD-o tem seu desempenho deteriorado. As- sim, o projeto de um controlador discreto que leva em consideração o atraso computacional (CDMD-h) foi necessário.
O controlador que considera a falha (atraso computacional) foi projetado de tal forma que, na ocorrência de um atraso conhecido menor que o período de amostragem, a estabilidade do sistema seja garantida. Como a falha pode ocorrer a qualquer momento, foi necessário o projeto de um esquema para a detecção e acomodação de falhas. Mesmo utilizando dois controlado- res, os mesmos não atuam simultaneamente, ou seja, cada um atua conforme a condição de operação.
Nas simulações e nos experimentos foi utilizado o observador robusto com modos desli- zantes, sendo que o observador teve neste trabalho, além de estimar os estados não disponíveis dos sistemas, papel fundamental nas estratégias de detecção e acomodação de falhas.
Os resultados das simulações foram obtidos utilizando os modelos matemáticos não-lineares dos equipamentos pêndulo invertido e helicóptero 3DOF, sendo que maiores dificuldades foram encontradas no modelo matemático do helicóptero 3DOF.
Com os resultados obtidos através de simulações mostradas no Capítulo 8 e os resultados experimentais apresentados no Capítulo 9, de maneira geral pode ser comprovado a eficiên- cia dos controladores e os esquemas para a detecção e acomodação de falhas propostos neste
10 Conclusões 86
trabalho.
Trabalhos Futuros: Estudo de Preditores que eliminem os efeitos de atrasos maiores do que o período de amostragem.
87
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