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MODELAGEM MATEMÁTICA DE UM ATUADOR PNEUMÁTICO PARA UMA BANCADA DE ENSAIOS DE ESTRUTURAS

MATHEMATICAL MODELING OF A PNEUMATIC ACTUATOR FOR A BECH OF STRUCTURES TESTING

Viecelli, Sandra Edinara Baratto; Santos, Claudio da Silva dos; Valdiero, Antonio Carlos; Fiori, Angelo Fernando; Maraschin, Leonardo Bortolon; Rasia, Luiz Antonio;

Artigo Completo:

Trata-se do estudo da modelagem matemática de um atuador pneumático responsável pelo acionamento de uma bancada para ensaio de estruturas mecânicas. Os atuadores pneumáticos têm como vantagens serem uma tecnologia de baixo custo, manutenção fácil, boa relação peso/potência, rapidez de resposta, e principalmente uma tecnologia limpa, que não polui o meio ambiente. Porém, para atuadores pneumáticos a modelagem matemática é complexa quando comparada a outros tipos de acionamentos, pois apresentam limitações severas no controle decorrente das características altamente não lineares. A metodologia utilizada para o desenvolvimento da modelagem matemática do atuador pneumático compõe-se das etapas de revisão bibliográfica, da sistematização das equações constitutivas do sistema incluindo-se as não linearidades e da determinação dos parâmetros do sistema dinâmico. O objetivo principal deste trabalho é a modelagem matemática do atuador pneumático utilizando um modelo matemático não linear de 5ª ordem, o qual inclui as não linearidades presentes no sistema, bem com a identificação dos parâmetros do modelo em estudo. Os resultados obtidos ilustram as características do modelo matemático desenvolvido. A bancada para ensaio de estruturas mecânicas está sendo desenvolvida com apoio do MCTI/CNPq/SPM-PR/Petrobras (edital no. 18/2013) e da CAPES/FAPERGS (edital no. 15/2013).

Artigo Completo:

This paper is the study of mathematical modeling of a pneumatic actuator responsible for triggering a bench for tests of mechanical structures. Pneumatic actuators have the advantages of being a low cost technology, easy maintenance, good power/weight ratio, fast response, and especially a clean technology that does not pollute the environment. However, for pneumatic actuators mathematical modeling is complex when compared to other types of drives, since they have severe limitations in control resulting from the highly nonlinear characteristics. The methodology used to develop the mathematical modeling of the pneumatic actuator comprises the steps of literature review, the systematization of the constitutive equations of the system itself, including the nonlinearities and the determination parameters of the dynamic system. The main objective of this study is the mathematical modeling of the pneumatic actuator using a nonlinear mathematical model of 5th order, which includes the nonlinearities present in the system, as well as the identification of the model parameters under study. The results illustrate the features of the developed mathematical model. A bench for testing of mechanical structures is being developed with support from MCTI/CNPq/SPM-PR/Petrobras (public notice nº. 18/2013) and CAPES/FAPERGS (public notice nº 15/2013).

Palavras-chave: Atuador Pneumático, Modelagem Matemática, Características Dinâmicas., Pneumatic Actuator, Mathematical Modeling, Dynamic Characteriscts.,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0097

Referências bibliográficas
  • [1] Endler, L., 2009. Modelagem da vazão mássica de uma servoválvula pneumática e sua aplicação no controle ótimo de um servoposicionador pneumático. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí, 119f.
  • [2] Le, Q. M, et al, 2013. Bilateral Control of Nonlinear Pneumatic Teleoperation System With Solenoid Valves, IEEE Transactions on Control Sytems Technology, vol. 21, pp. 1463-1470,
  • [3] Qiong, W, 2011. Modeling and Analysis of Pneumatic Loading System, IEEE International Conference on Control Applications, pp. 642 – 646.
  • [4] Laghrouche, S., Ahmed, S. F., and Mehmood, A. 2013. Pressure and Friction Observer-Based Backstepping Control for a VGT Pneumatic Actuator. IEEE Transactions on Control Systems, pp. 1 – 11.
  • [5] Nishioka, Y., Suzumori, K., Kanda, T. and Wakimoto, S. 2010. A New Control Method Utilizing Multiplex Air Vibration for Multi-DOF Pneumatic Mechatronics Systems. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Taipei, Taiwan, pp. 3037 – 3042.
  • [6] Pradipta, J., Klunder, M., Weickgenannt, M. and Sawodny, O. 2013. Development of a pneumatically driven flight simulator Stewart platform using motion and force control. IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), Wollongong, Australia, pp. 158 – 163.
  • [7] Ritter, C. S. 2010. Modelagem matemática das características não lineares de atuadores pneumáticos. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí, 90f.
  • [8] Shen, J. C.; Lu, Q. Z.; Wu, C. H.and Jywe, W. Y. 2013. Sliding-Mode Tracking Control With DNLRX Model-Based Friction Compensation for the Precision Stage. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, pp. 1 – 10.
  • [9] Sobczyk, M. R. 200 Controle em Cascata e a Estrutura Variável com Adaptação de Parâmetros e Compensação de Atrito de um Servoposicionador Pneumático. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Programa de Pós- graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
  • [10] Valdiero, A. C. et al. 2011. Non Linear Mathematical Modeling in Pneumatic Servo Position Applications, Mathematical Problems in Engineering”, (Online), pp.1 – 16.
  • [11] Valdiero, A. C. 2012. Modelagem Matemática de Robôs Hidráulicos, Ijuí, Ed. Unijuí, 200p.
  • [12] Wang, J.; Yang, L.; Luo, X.; Mangan, S. and Derby, J. W. 2011. Mathematical Modeling Study of Scroll Air Motors and Energy Efficiency Analysis—Part I. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, v. 16, p. 112 – 121.
Como citar:

Viecelli, Sandra Edinara Baratto; Santos, Claudio da Silva dos; Valdiero, Antonio Carlos; Fiori, Angelo Fernando; Maraschin, Leonardo Bortolon; Rasia, Luiz Antonio; "MODELAGEM MATEMÁTICA DE UM ATUADOR PNEUMÁTICO PARA UMA BANCADA DE ENSAIOS DE ESTRUTURAS", p. 554-561 . In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN em b-reve, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0097

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