One Degree of Freedom Hydraulic Servo Positioner Control

Este trabalho consiste do desenvolvimento de um controlador para um servoposicionador hidráulico de um grau de liberdade, semelhante aos que são utilizados em um manipulador robótico tipo plataforma de Stewart, que está sendo desenvolvido por pesquisadores do Laboratório de Mecatrônica e Controle da UFRGS (LAMECC), com o objetivo de aplicação em um sistema de compensação de movimentos de convés de embarcações (anti-heave system). O principal objetivo do presente trabalho é o de, a partir de um modelo simplificado e do levantamento de dados experimentais, subsidiar o desenvolvimento de controladores mais sofisticados para o robô tipo Plataforma de Stewart em desenvolvimento. O modelo matemático simplificado desenvolvido pode ser utilizado para a síntese de controladores lineares tipo PID e suas variantes e os dados experimentais auxiliam na sua sintonia e na validação dos seus resultados. No presente trabalho, priorizou-se o estudo das vantagens e limitações associadas especificamente à aplicação de um controlador proporcional (P). Além da concentração de parâmetros, dentre as simplificações adotadas, destacam-se a suposição de operação do sistema em uma faixa aproximadamente linear e da consideração de áreas iguais médias em ambas as faces do êmbolo do cilindro (que é de haste não passante) de avanço e de retorno. Por meio do modelo desenvolvido, simulações em malha fechada foram efetuadas no software Matlab/Simulink®, com o ajuste através da função “rltool” para alocação dos polos pelo método do lugar das raízes. A partir dos resultados das simulações, os controladores foram testados em um sistema experimental, comprovando a efetividade da estratégia de modelagem e sintonia dos ganhos proposta.This paper consists in the design of an one degree of freedom hydraulic servo positioner controller, similar to the controllers that are used in the Stewart platform type robotic manipulator, which is being developed by LAMECC’s (Mechatronic and Control Laboratory) researchers, in order to be applied in an anti-heave system. The main purpose of this research is, starting from a simplified model and experimental data acquisition, to subsidize the design of more complex and sophisticated controllers for the, under development, Stewart platform type robot. The simplified mathematical model developed can be used in PID’s linear controller’s synthesis and its variants; the experimental data supports the controller’s tuning and the validation of the research results. This paper prioritized the study of the advantages and the limitations associated with the application of a proportional controller (P) specifically. Besides the parameters concentration, one of the simplifications assumed, the operation in a linear behavior zone and the consideration of average equal areas, in both faces of the cylinder plunger (which is a non-passing rod) of advance and return, were other assumptions for the model. Through the designed model, the closed loop simulations were performed in Matlab/Simulink® software, with the “rltool” function adjustment for the poles allocation with the root locus technique. Starting with the data obtained from the simulations, the controllers were tested in an experimental system, proving the modelling strategy effectivity and the tuning’s gain purposed