Simulacao e controle levitador

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UNICEUB – CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA FAET - FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO

SIMULAÇÃO DE CONTROLE DE SISTEMA DE LEVITAÇÃO MAGNÉTICA

BRASÍLIA – DF 2004 i

UNICEUB – CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BRASÍLIA FAET - FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO

SIMULAÇÃO DE CONTROLE DE SISTEMA DE LEVITAÇÃOMAGNÉTICA

por

SORAYA CHAIBUB ARAÚJO DE LEMOS 9966460 – FAET – UNICEUB

Trabalho Final de Graduação

Prof. MC. Claudio Penedo de Albuquerque Orientador

Brasília/DF, junho de 2004. ii

Agradecimentos
Agradeço a Deus, em primeiro lugar, por estar presente em todas as situações. Aos meus queridos pais, Valério Adriano de Lemos e Kátia Chaibub Araújo de Lemos, por permitirem arealização deste sonho, estando presentes sempre nos momentos de alegria e de tristeza, me apoiando sempre com muito amor. Ao querido Bruno de Melo Silva por me acompanhar e me apoiar em todos os momentos de minha vida acadêmica e pessoal durante estes cinco anos, me ajudando e me incentivando. À minha querida irmã, Yasodhara Chaibub Araújo de Lemos, por estar sempre ao meu lado e por sua imensapaciência. Aos colegas e professores que compartilharam estes cinco anos de estudos nos ensinando sempre, e em especial ao professor Claudio Penedo de Albuquerque que me ajudou e orientou na realização deste trabalho. Aos meus queridos avós José da Silva Araújo, Margarida Chaibub Araújo e Vanda Maciel de Lemos e aos meus padrinhos José da Silva Araújo Filho e Débora Chaibub Araújo Cascão, pelagrande torcida. A todos os meus familiares e amigos que compartilharam comigo todos os momentos de alegrias e tristezas.

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Resumo
O presente estudo aborda o controle, simulado em computador, de um sistema de levitação magnética. O objetivo deste estudo foi o projeto de um compensador para o sistema magnético com a finalidade de estabilização do mesmo. Este estudo descreve osprocedimentos de análise e síntese de um compensador para um sistema de levitação magnética. Inicialmente foi feita uma análise em tempo contínuo do sistema para depois se passar para a análise em tempo discreto. Durante estas análises foram feitos estudos a respeito do modelo matemático do levitador magnético, do desempenho e da estabilidade do sistema de modo a garantir o funcionamento controlado domesmo. Empregou-se a simulação em todos os instantes como forma de verificação da estabilidade do sistema. O princípio da levitação magnética é utilizado com freqüência em sistemas de suspensão magnética. A partir dos princípios deste estudo podem-se implementar sistemas robustos baseados no uso da energia magnética. O sistema proposto neste trabalho visa controlar a tensão de um eletroímãde modo a estabilizar o posicionamento de uma esfera submetida à força gravitacional e magnética. Para o sistema proposto neste estudo foram estudados: o modelo matemático do sistema, o sistema a malha aberta (tempo contínuo), o sistema a malha fechada (tempo contínuo) e o compensador adequado que levasse o sistema às condições de estabilidade e desempenho desejados, tanto em tempo contínuocomo em tempo discreto. Palavras Chaves: Simulação, Levitador Magnético, Estrutura de Compensação.

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Sumário
Capítulo 1 - Introdução............................................................................................................7 Capítulo 2 – O Sistema Levitador Magnético ........................................................................9 2.1 - A Modelagem Matemática...........................................................................................10 2.2 – Subsistema Mecânico ..................................................................................................11 2.3 – Subsistema Elétrico .....................................................................................................12 2.4 – A Condição de Equilíbrio...
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