Estudo, proposta e avaliação de novas metodologias de sintonia automática de controladores PID baseadas no ensaio do relé realimentado
Study, propose and evaluation of new auto-tuning methodologies of PID controllers based on the relay feedback test
| dc.contributor | Ribeiro, José Francisco | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787898H0 | |
| dc.contributor | Lepore Neto, Francisco Paulo | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780224Z5 | |
| dc.contributor | Steffen Júnior, Valder | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4721546Y4 | |
| dc.contributor | Teixeira, Edilberto Pereira | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787027Z6 | |
| dc.creator | Cardoso, Patrick Magalhães | |
| dc.date | 2016-06-22T18:40:07Z | |
| dc.date | 2006-02-02 | |
| dc.date | 2016-06-22T18:40:07Z | |
| dc.date | 2002-08-27 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-28T21:08:13Z | |
| dc.date.available | 2023-09-28T21:08:13Z | |
| dc.identifier | CARDOSO, Patrick Magalhães. Study, propose and evaluation of new auto-tuning methodologies of PID controllers based on the relay feedback test. 2002. 163 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2002. | |
| dc.identifier | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14846 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9064684 | |
| dc.description | The strong presence of PID (Proportional-Integral-Derivative) controllers in the industry and the difficulties of tuning these controllers have motivated the development of several auto-tuning techniques. The relay feedback methodology is the most important of these techniques. In the present literature, although contemplating a great number of systems, it does not contemplate the auto-tuning of PIDs for oscillatory systems with low damping and several vibration modes. This constitutes the main motivation of this research work. Firstly, this work presents the main auto-tuning methodologies based on the relay feedback test and proposes two new auto-tuning methods of the PID controllers. The first one (complete methodology) adds to the relay test a compensator and an automatic and variable reference signal. The frequency response function of the system is estimated by using the Fast Fourier Transform and the PID gains are obtained by fitting the frequency response of the dynamic system (mechanical system + controller) to a reference response. The second methodology (simplified methodology) just requests two points of the system FRF. Tests are proposed to identify these two points and the PID gains are obtained by solving a system of algebraic equations. The methods are evaluated numerically for various dynamical systems and experimentally on three systems: (i) system with one degree of freedom, (ii) system with three degree of freedom and, (iii) a cantilever beam with piezoelectrics actuators. The work concludes that the proposed methodologies are efficient for a wide spectrum of systems, especially for oscillatory systems with low damping and several vibration modes in the band of interest. Future work points out to the investigation of technological application of low cost Digital Signal Processors and to the investigation of the tuning methodology for complex controllers and applications devoted to multi-input multi-output systems. | |
| dc.description | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior | |
| dc.description | Mestre em Engenharia Mecânica | |
| dc.description | A marcante presença dos controladores PID (Proporcional-Integral-Derivativo) na indústria e as dificuldades de ajuste eficiente destes controladores têm motivado o surgimento de inúmeras técnicas de sintonia, dentre as quais destacam-se as que utilizam ensaios com relés. Na área de dinâmica estrutural não é raro encontrar sistemas oscilatórios com baixo amortecimento e vários modos de vibrar. Sintonizar controladores PID, a partir da técnica do relé, para este tipo de sistemas é o escopo deste trabalho. Nele são apresentadas as principais técnicas de sintonia baseadas no ensaio do relé e propostas duas novas metodologias de sintonia automática dos controladores PID. Uma metodologia (completa) utiliza na identificação do sistema um compensador na malha de realimentação, um relé no ramo direto e um sinal de referência automático e variável. A função de resposta em freqüência do sistema é estimada utilizando-se da Transformada Rápida de Fourier associada a uma técnica de janelamento exponencial dos sinais envolvidos. Os ganhos do controlador PID são encontrados ajustando-se a resposta do sistema+controlador a uma resposta desejada nas regiões onde a FRF é identificada com confiança. A segunda metodologia (simplificada) requer a identificação de apenas dois pontos da FRF do sistema. São propostos ensaios que identificam estes pontos e os ganhos do PID são obtidos a partir da solução de um sistema de três equações algébricas. Os métodos são avaliados numericamente para um número expressivo de processos e experimentalmente em três sistemas: um sistema de 1 grau de liberdade, um com 3 gdl e uma viga engastada-livre com atuadores piezelétricos incorporados. O trabalho conclui que as metodologias propostas são eficientes para um espectro amplo de sistemas, dentre os quais os sistemas oscilatórios de baixo amortecimento e várias freqüências naturais. Aponta-se para a necessidade de estudos futuros que investiguem a implementação tecnológica dos novos procedimentos, em Processadores Digitais de Sinais de baixo custo, e que avaliem a sintonia de controladores com estruturas mais complexas que o PID, empregados a sistemas de múltiplas entradas e múltiplas saídas. | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | |
| dc.publisher | BR | |
| dc.publisher | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.publisher | Engenharias | |
| dc.publisher | UFU | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Controlador PID | |
| dc.subject | Auto-sintonia | |
| dc.subject | Relé realimentado, FRF | |
| dc.subject | Controle automático | |
| dc.subject | PID controller | |
| dc.subject | Auto-tuning | |
| dc.subject | Relay feedback | |
| dc.subject | FRF | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | |
| dc.title | Estudo, proposta e avaliação de novas metodologias de sintonia automática de controladores PID baseadas no ensaio do relé realimentado | |
| dc.title | Study, propose and evaluation of new auto-tuning methodologies of PID controllers based on the relay feedback test | |
| dc.type | Dissertação |