Controle de cascata de um atuador hidráulico: contribuições teóricas e experimentais

Abstract

O presente trabalho trata do projeto e implementação experimental de controladores para o seguimento de trajetória de atuadores hidráulicos. O modelo matemático do atuador hidráulico é interpretado como um subsistema mecânico acionado por um subsistema hidráulico. Usando esta interpretação são apresentados controladores em cascata baseados em modelos lineares e não-lineares que não incluem a dinâmica da válvula. Analisando a estabilidade do subsistema hidráulico, demonstra-se a limitação causada pela dinâmica da válvula e propõe-se um controlador em cascata baseado em um modelo que inclui a dinâmica da válvula como uma dinâmica de 1a ordem. O controlador proposto é sintetizado pelo método direto de Lyapunov e o sistema em malha fechada é exponencialmente estável quando os parâmetros são conhecidos. Os controladores em cascata são implementados experimentalmente em um atuador hidráulico composto por uma válvula proporcional e um cilindro de dupla haste. Nesta implementação discutem-se os efeitos da zona-morta, do atrito e de compensações propostas. Resultados experimentais ilustram as principais características dos controladores em cascata tratados neste trabalho