Simulação e Controle

Plataforma Gyro-e

Plataforma Gyro-e

Introdução a conceitos de Dinâmica Rotacional!

O módulo de plataforma Gyro-e é ideal para introduzir os princípios da dinâmica rotacional. Você pode usá-lo para demonstrar os desafios de controle do mundo real, tais como aquelas encontradas no controle e orientação de embarcações marítimas, aeronaves, submarinos ou até mesmo em navegação por satélites.

Usando esta experiência, os alunos aprenderão a:

  • Modelar o sistema a partir do primeiro princípio
  • projetar controlador baseado em PID que mantenha a direção do giroscópio enquanto a base é movimentada
  • implementar o controlador e avaliar o seu desempenho

Além de ensinar conceitos intermediários de controle, o Gyro-e também pode ser usado para pesquisas em várias áreas, incluindo o controle H-Infinito e controle robusto.

 

Como ele Funciona

O Gyro-e é anexado a Plataforma Básica do Servo Rotacional (SRV02). O módulo é constituído por um disco rotativo montado no interior de uma estrutura. O disco é acionado sobre seu centro através de um motor DC. Uma outra estrutura interna suporta o disco rotativo e é ligado a um suporte externo por meio de dois eixos em ambas as extremidades.

Um mecanismo de engrenagem está conectado entre um destes eixos e um sensor mede o ângulo da armação azul, uma vez que ele roda em torno dos eixos, ou seja, que mede o ângulo de inclinação do disco.

A Plataforma Básica do Servo Rotacional está montada sobre uma estrutura de 2-placas. As placas são montadas uma encima da outra e são livres para se movimentar. Isto permite que a estrutura do giroscópio possa ser rodada manualmente em relação a uma superfície fixa, a fim de simular a perturbação externa para o sistema de giroscópio.

Quando o controlador giroscópio está em execução, a Plataforma Básica do Servo Rotacional mantém sua posição mesmo girando a placa da base.

 

Currículo desenvolvido pela Quanser incluso

O Gyro-e vem com um currículo totalmente criado pela Quanser: Manual do Instrutor com exercícios, Manual do Usuário e Controladores pré-projetados que permitem uma rápida utilização do potencial do equipamento, economizando meses de desenvolvimento para a concepção desse material.

 

 

  • Gyro/Stable Platform module easily attaches to the Rotary Servo Base Unit
  • Rotary Servo Base Unit mounted on a rotatable two-plate structure to simulate disturbance
  • Large inertial disc is actuated by a DC motor
  • High resolution encoder measures the disc tilt angle
  • Easy-connect cables and connectors
  • Fully compatible with MATLAB®/Simulink® and LabVIEW™
  • Fully documented system models and parameters provided for MATLAB®, Simulink®, LabVIEW™ and Maple™
  • Open architecture design, allowing users to design their own controller

 

Motor current-torque constant 0.02 N.m/A
Motor armature resistance 5.3 ?
Motor armature inductance 0.580 mH
Motor nominal input voltage 12 V
Armature inertia 1.4 x 10-6 kg.m²
Operating current 0.23 A
Flywheel radius 0.0508 m
Flywheel mass 0.8 kg
Flywheel inertia about spin axis 1.0323 kg.m²
Gyro module inertia about input axis 0.002 kg.m²
Spring stiffness 1.9089 x 10³ N/m

 

Tópicos incluidos no courseware Quanser em idioma Inglês:

Modeling Topics

  • First-principles derivation
  • Transfer function representation

Control Topics

  • Observer design
  • PID 

O equipamento também pode ser usado para ensinar outros tópicos que não estão incluídos no currículo desenvolvido pela Quanser.

Para configurar essa estação, você precisará dos seguintes componentes recomendados pela engenharia da Quanser:

for MATLAB®/Simulink® users for LabVIEW™ users
1x SRV02 Rotary Servo Base Unit 1x SRV02 Rotary Servo Base Unit
1x Q2-USB data acquisition device¹ 1x NI myRIO with 1x Quanser Terminal Board for NI myRIO
1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier 1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier
QUARC real-time control software Rapid Control Prototyping Toolkit software
  or
  1x SRV02 Rotary Servo Base Unit
  1x NI CompactRIO controller with 1x Quanser Q1-CRIO module²
  1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier
  Rapid Control Prototyping Toolkit software
¹ alternatively, you can use Q8-USB, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by QUARC
² alternatively, you can use Q2-USB, Q8-USB, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by RCP Toolkit

 

 

Download

  1. Plataforma Gyro-e - Ficha técnica do produto

  2. Material didático para o MATLAB/Simulink.

  3. Material didático para o LabVIEW.

 

Veja alguns videos do experimento em funcionamento:

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