Simulação de sistemas de controle de posição do mecanismo de corte em colhedoras

• Ano de defesa: 2003
• Autor(a) principal: Rafull, Leidy Zulys Leyva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Plataforma de corte; Controladores; Válvula de controle hidráulica; Ciências Agrárias
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9593

A dificuldade dos mecanismos de corte das colhedoras de grãos e de cana-de- açúcar em acompanhar, de maneira eficiente, o perfil do terreno pode favorecer a realização de um corte acima da altura ótima ou, até mesmo, o enterramento desses mecanismos. Estes fatos provocam perdas, presença de impurezas no material colhido, desgaste excessivo das lâminas de corte, sobrecarga dos elementos de transmissão, aumento da exigência de potência e, no caso da cana-de-açúcar, ainda danos às soqueiras. Com vistas a favorecer o acompanhamento da superfície do terreno, realizou-se o presente trabalho, desenvolvendo-se modelos para simular a dinâmica do mecanismo de corte em colhedoras dotadas com sistema de controle automático de posição. Os modelos foram implementados com base nas equações diferenciais, que descrevem a dinâmica da plataforma de corte e o comportamento do sistema de controle hidráulico. O sistema de controle realimentado, simulado neste trabalho, foi constituído de uma célula de carga, destinada a medir a força de contato entre o solo e o mecanismo de corte, um controlador e um sistema hidráulico de atuação. Programas computacionais foram desenvolvidos para simular o comportamento do sistema, utilizando três tipos de válvulas hidráulicas de controle (proporcional direcional de quatro vias, proporcional direcional de três vias e proporcional redutora de pressão) e três tipos de controladores (proporcional, proporcional-integral e proporcional-integral-derivativo). Analisou-se a influência dos seguintes fatores: velocidade de deslocamento da plataforma (1,0; 1,5 e 2,0 m s -1 ), pressão de suprimento do sistema hidráulico (6,8; 13,7 e 20,6 MPa), lastros representando a massa da plataforma (40, 60 e 80 kg) e força de contato de referência do controlador (200, 400 e 800 N) no desempenho do sistema de controle. Os experimentos de simulação demonstraram que a aplicação das técnicas de modelagem e simulação constituiu como ferramenta útil ao projeto de máquinas, bem como o conhecimento da dinâmica do sistema completo é uma ferramenta essencial no projeto de sistemas de controladores eficientes. Durante as simulações, o melhor desempenho do sistema de controle foi obtido, quando o controlador proporcional integral derivativo e a válvula direcional proporcional de quatro vias compunham a estratégia de controle. Os aumentos na pressão de suprimento, massa da plataforma e força de referência proporcionaram melhores condições para o funcionamento do sistema de controle, utilizando válvula proporcional direcional de quatro vias. Quando o sistema trabalhou com a válvula proporcional direcional de quatro vias, a força de contato não foi influenciada pela velocidade de deslocamento para as maiores pressões, enquanto à velocidade de 2,0 m s -1 , para a pressão de 6,8 MPa, o desempenho do sistema de controle foi comprometido. Ao utilizar a válvula proporcional direcional de três vias, o comportamento da força de contato na maior pressão de suprimento não foi influenciado pelos demais parâmetros analisados, o que pode garantir o bom desempenho do sistema de controle. O sistema de controle que usa duas válvulas proporcionais redutoras de pressão apresentou melhor comportamento do que o sistema com uma única válvula.