Simulação e Controle

Sistema Servo Rotacional

Sistema Servo Rotacional

Fácil de usar, plataforma expansível para ensino e pesquisa de controle.

O módulo de Servo Rotacional é o componente fundamental para os experimentos rotacionais da Quanser.

É ideal para introdução de conceitos de controle básicos e teorias relevantes para aplicações do mundo real de servomotores, desde controle básico de velocidade cruzeiro em automóveis até a alta precisão de manipuladores robóticos utilizados na indústria. Os alunos aprenderão como:

  • encontrar uma função de transferência que descreve o movimento de rotação da carga no eixo do servo rotativo
  • desenvolver sistema de feedback para controlar a posição da carga no eixo do servo rotativo
  • projetar um controlador PI e um compensador para regular a velocidade da carga no eixo do servo rotativo

Além de ensinar conceitos de controle, o modulo de Servo Rotacional também pode ser usado para pesquisas em várias áreas, incluindo o controle não linear, controle ótimo, tempo de atraso e inversão dinâmica.

 

Ampla gama de experimentos com investimento mínimo 

A plataforma fácil de usar e intuitiva, o Servo Rotacional pode ser expandido pela adição de outros módulos, como: Pêndulo Invertido Rotacional, Pêndulo Invertido Rotacional Duplo , Link Flexível, Junta Flexível, Bola na Viga e Plataforma Gyro-e. Usando dois Sistemas de Servo Rotacional e outros módulos, você poderá criar sistemas de múltiplos graus de liberdade, tais como: Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade, 2DOF Ball Balancer, Multi-DOF torsion, 2DOF Robot. Isso permite uma gama de experimentos ainda maior com um mínimo acréscimo de investimento. 

 

Como Funciona?

A unidade base do Servo Rotacional é um servo-mecanismo com um sistema redutor de engrenagens. Ele consiste de um motor DC montado em um quadro de alumínio sólido. Este motor DC aciona o pinhão menor através de uma caixa de engrenagem interna. A engrenagem do pinhão aciona uma engrenagem média maior que gira sobre o eixo de carga. A posição do eixo de carga é medida usando um codificador de alta resolução.

O Servo Rotacional está equipado com um codificador óptico e um potenciómetro para medir a posição do eixo de saída, e um taquímetro para medir a velocidade do motor.

 

Currículo desenvolvido pela Quanser incluso

O sistema Servo Rotacional 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.

 

  • High quality DC servo motor and gearbox
  • High resolution optical encoders to sense position
  • Continuous turn potentiometer to sense position
  • Tachometer to sense motor speed
  • Robust machined aluminum casing with stainless steel gears
  • Variable loads and gear ratios
  • Optional slip ring for continuous measurement from instrumented modules
  • Ten easily interchangeable add-on modules
  • 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

 

Plant dimensions (L x W x H) 15 cm x 15 cm x 18 cm
Plant mass 1.2 kg
Motor nominal input voltage 6 V
Motor maximum continuous current (recommended) 1 A
Motor maximum speed (recommended) 6,000 RPM
Potentiometer bias power ±12 V
Potentiometer measurement range ±5 V
Tachometer bias power ±12 V
Tachometer measurement range ±5 V
Tachometer sensitivity 0.0015 V/RPM
Encoder resolution (in quadrature) 4096 counts/rev

 

Tópicos incluidos no courseware Quanser em idioma Inglês:

Modeling Topics

  • First-principles derivation
  • Experimental derivation
  • Transfer function representation
  • Frequency response representation
  • Model validation

Control Topics

  • PID
  • Lead Compensator

 

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 Q2-USB data acquisition device¹ 1x NI myRIO with 1x Quanser Terminal Board for 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 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. Sistema Servo Rotcional  - Ficha técnica da família rotacional

  2. Material didático para MATLAB/Simulink

  3. Material didático para LabVIEW

  4. Artigos internacionais publicados

 

Veja alguns videos do experimento em funcionamento:

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