Controle fuzzy para posicionamento de um pêndulo invertido

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CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

HELGA GIOVANNA CARVALHO FONSECA MENDES DE JESUS MOISÉS DUARTE FILHO

CONTROLE FUZZY PARA POSICIONAMENTO DE UM PÊNDULO INVERTIDO

Campos dos Goytacazes/RJ JULHO/2010

HELGA GIOVANNA CARVALHO FONSECA MENDES DE JESUS MOISÉS DUARTE FILHO

CONTROLE FUZZY PARA POSICIONAMENTO DE UM PÊNDULO INVERTIDO

Monografia

apresentada

ao

InstitutoFederal

Fluminense Campus Campos-Centro como requisito parcial para conclusão do Curso de Engenharia de Controle e Automação

Orientador: Prof. Msc. Adelson Siqueira Carvalho

Campos dos Goytacazes/RJ JULHO/2010

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AGRADECIMENTOS
Gostaríamos de agradecer primeiramente a Deus pela oportunidade de ter nos dado vida e saúde para completar esse curso. Se não fosse a graça emisericórdia dEle, não saberíamos onde estaríamos. Aos nossos pais, familiares e amigos, por ter incentivado e apoiado neste caminhar a fim de conquistar o sucesso tão almejado que é a conclusão do curso. Simplesmente amamos vocês. Ao nosso orientador, Prof. Adelson Siqueira Carvalho, pela paciência e dedicação ao aceitar o nosso tema e nos ajudar em momentos difíceis. Aos amigos e colegas de turma, emespecial Adriellen e Leonardo, pelas ajudas relevantes que ofereceram a este trabalho. À professora Vânia Cristina Alexandrino Bernardo, pelo carinho, atenção e ajuda dispostos principalmente a mim (Moisés) em momentos cruciais de decisão. Aos professores participantes da banca, que engrandeceram a finalização deste trabalho. Ao Instituto Federal Fluminense, por ter nos concedido a oportunidade determos um curso de qualidade; mesmo diante das muitas dificuldades encontradas, sempre esteve pronto a colaborar com a construção do curso.

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Ora, ao Rei eterno, imortal, invisível, ao único Deus, seja honra e glória para todo o sempre. Amém. (I carta de Paulo a Timóteo, cap. 1, verso 17)

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RESUMO

À medida que avançam os anos, novas tecnologias são descobertas e usadas nas diversasáreas de controle. Elas têm se destacado por sua capacidade de aprendizagem e habilidade de tomar decisões e modelar como pensa o especialista do processo, embora a maioria dos processos industriais, em geral, utilize a teoria clássica, mesmo sendo complexos, não-lineares e multivariáveis. Nesta perspectiva, a Lógica fuzzy tem se mostrado mais eficaz para lidar com as imprecisões, uma vez que elacaptura dados vagos, oriundos de uma linguagem natural e os transforma em dados numéricos, matematicamente analisáveis. Este trabalho visa apresentar o projeto de um controlador fuzzy para o sistema do pêndulo invertido sobre um carro que reaja
a perturbações de forma rápida.

Utiliza-se o programa MATLABTM por possuir um

desempenho de simulação considerado bom para o sistema de controle efornecer meios computacionais de desenvolvimento de controladores fuzzy através de uma interface gráfica. O pêndulo invertido se destaca, não só por suas diversas aplicações, como controle da atitude de satélites ou a trajetória de foguetes e mísseis, mas por ser um sistema inerentemente instável, sendo não-linear e multivariável. Para este trabalho, propôs-se o controle da posição angular dopêndulo através da lógica fuzzy, com a permanência deste na posição vertical e com reação rápida e satisfatória a perturbações externas. Tais controladores podem ter seu desempenho verificado através da ferramenta SimulinkTM, que fornece um ambiente de simulação para sistemas dinâmicos. Os resultados obtidos utilizam as ferramentas citadas anteriormente como suporte. Foi estabelecida a construção de doiscontroladores, e mostra-se a metodologia de construção e ajustes, o melhoramento do mesmo nos testes realizados, e ao final do trabalho, os resultados dos desempenhos dos mesmos.

Palavras-chave: Pêndulo invertido. Controle fuzzy. Lógica fuzzy.

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ABSTRACT

As the years advance, new technologies are discovered and used in the various areas of control. They have stood out by their...
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