Modelagem e simulação de um girômetro sintonizado dinamicamente em um CAD eletrônico

• Ano de defesa: 2002
• Autor(a) principal: José Carlos Garrotti
• Orientador(a): Paulo Giácomo Milani, Mário César Ricci
• Banca de defesa: Adenilson Roberto da Silva, Waldemar de Castro Leite Filho, Jacques Waldeman
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: The motivation of this work is the simulation of the Dry Tuned Gyroscope in the environment of an Electronics CAD. The emphasis is on the development of the loop electronics with the greatest fidelity as possible. Initially a study of the equations of motion of the sensor is made. The torquer and the pick-offs arealso modeled. The result is a transfer function of the complete sensor in open loop. Using the angular position of the rotor the control loop is closed and the objective is null error at steady state for a constant input. The location of the roots of the control loop are determined by means of the use of the proportional gain. The roots are allocated so that a damping factor of 0.7 and an overshoot of 20% with the least time of rise is obtained in the case of an input of unitary step. For that development Matlab is used. The model is then adapted to the Electronics CAD environment. Step and sinusoidal rate inputs are applied to the system. The RMS contribution of the noise at the output of the electronics is obtained. The results of the saturation of the electronics is observed and also the effects of the cross-coupling terms. As a result of the application of the above presented methodology one obtains an electronics that can be closer to what can be obtained by the use of commercially available components.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/jeferson/2003/06.11.14.11

O grande motivador deste trabalho é a simulação de um Girômetro Sintonizado Dinamicamente realizada em ambiente de um CAD Eletrônico. É dada ênfase para o desenvolvimento da eletrônica da malha de controle com a maior fidelidade possível. Inicialmente realiza-se um estudo das equações de movimento do sensor. Modelam-se também os torqueadores e os medidores de posição angular. Obtém-se a função de transferência de malha aberta do Girômetro. Considera-se, para fechamento da malha de controle, a realimentação em posição angular com o objetivo de ter erro de regime nulo para entradas constantes. Determina-se o posicionamento das raízes da função de malha fechada através da variação do ganho proporcional. Realiza-se a alocação dos pólos para um fator de amortecimento de 0.7 e um sobre valor de 20% com menor tempo de subida possível para a entrada em degrau unitário e para tanto se utiliza o MATLAB. Adaptam-se os modelos obtidos com respectivos valores para o ambiente do CAD Eletrônico. Aplicam-se velocidades de entrada do tipo degrau unitário e senoidal ao sistema. Obtém-se a contribuição em RMS nas saídas referentes aos ruídos causados pela eletrônica adotada. Observa-se a saturação da eletrônica e também os efeitos mecânicos dos acoplamentos cruzados presentes neste tipo de sensor. Como resultado da metodologia apresentada obtém-se uma eletrônica muito próxima daquela que poderá ser construída a partir de componentes comerciais disponíveis no mercado.