Aplicações de controladores FOPID na engenharia mecatrônica

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Autor(es): dc.contributorCampos, Paulo Roberto Brero de-
Autor(es): dc.contributorCampos, Paulo Roberto Brero de-
Autor(es): dc.contributorLima, Carlos Raimundo Erig-
Autor(es): dc.contributorSovierzoski, Miguel Antonio-
Autor(es): dc.creatorHartmann, Mikael Nedel-
Data de aceite: dc.date.accessioned2022-08-04T20:21:43Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2022-08-04T20:21:43Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-13-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-13-
Data de envio: dc.date.issued2021-07-22-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28013-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/707330-
Descrição: dc.descriptionFOPID controllers come from the PID controller’s generalization by fractional calculus formulations and therefore have a greater tuning capacity compared to traditional controllers. Therefore, this paper sought out to realize a case study survey in the mechatronics engineering context comparing PID and FOPID controllers’ performance. For the process control scope, the FOMCON toolbox was used, what allowed inserting fractional powers in transfer functions. Then, utilizing the evolutionary algorithm PSO to search for parameters for performance index minimization, simulations were executed for a level control system, for a stirred tank heating system and for a unknown system’s SOPDT approximation. While for robotics systems, manipulator robots’ kinematics and dynamics configurations of two, four and six degrees of freedom were modeled. As computed torque was the law applied in these systems, in time domain, numerical problems from GrünwaldLetnikov numerical fractional derivative formulations were corrected by adaptative memory approach. The simulations outcome confirmed the hypothesis that FOPID controllers’ flexibility results in a better or at least equivalent performance in comparison to PID. Thus, it was shown that FOPID is able to provide a degree of improvement in performance index for each analyzed system.-
Descrição: dc.descriptionControladores FOPID advém da generalização do controlador PID por meio das formulações do cálculo fracionário e por conseguinte possuiu uma maior capacidade de ajuste em relação aos controladores tradicionais. Logo, neste trabalho buscou-se realizar um levantamento de estudo de casos no contexto da engenharia mecatrônica comparando o desempenho de controladores PID e FOPID. Para o escopo de controle de processos, foi usada a toolbox FOMCON que permite inserir expoentes fracionários nas funções de transferência. Então, utilizando-se do algoritmo evolucionário PSO para a busca dos parâmetros que minimizam os índices de desempenho, foram realizadas simulações para um sistema de controle de nível, para um sistema de aquecimento de tanque agitado e para uma aproximação SOPDT de um sistema desconhecido. Enquanto para os sistemas robóticos, foram modeladas a cinemática e dinâmica de robôs manipuladores com configurações de dois, quatro e seis graus de liberdade. Como a técnica empregada nestes sistemas foi a de torque computado, no domínio do tempo, corrigiu-se os problemas numéricos provenientes da formulação da derivação fracionária numérica de Grünwald-Letnikov por meio da técnica de memória adaptativa. Os resultados das simulações confirmaram a hipótese de que a flexibilidade dos controladores FOPID implicam em um desempenho melhor ou no mínimo equivalente relação ao PID. Assim, mostrou-se o grau de melhora dos indicadores de desempenho que o FOPID pôde proporcionar para cada sistema analisado.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paraná-
Publicador: dc.publisherCuritiba-
Publicador: dc.publisherBrasil-
Publicador: dc.publisherEngenharia Mecatrônica-
Publicador: dc.publisherUTFPR-
Direitos: dc.rightsopenAccess-
Palavras-chave: dc.subjectControladores PID-
Palavras-chave: dc.subjectMecatrônica-
Palavras-chave: dc.subjectRobótica-
Palavras-chave: dc.subjectControle de processo-
Palavras-chave: dc.subjectPID controllers-
Palavras-chave: dc.subjectMechatronics-
Palavras-chave: dc.subjectRobotics-
Palavras-chave: dc.subjectProcess control-
Palavras-chave: dc.subjectCNPQ::OUTROS::ENGENHARIA MECATRONICA-
Título: dc.titleAplicações de controladores FOPID na engenharia mecatrônica-
Título: dc.titleFOPID controllers applications in mechatronics engineering-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositorio Institucional da UTFPR - RIUT

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