Modelagem matemática de um atuador pneumático para aplicação em um mecanismo articulado

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Zamberlan, Camila Valandro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Sistemas dinâmicos; Servopneumática; Dinâmicas não lineares; Validação experimental; Modelagem matemática
• Link de acesso: http://bibliodigital.unijui.edu.br:8080/xmlui/handle/123456789/1824

O presente trabalho trata da modelagem matemática de um atuador pneumático elaborado para compor um mecanismo articulado. Tal mecanismo é utilizado para acionamento de uma ferramenta e está inserido em um projeto executado pela Unijuí Campus Panambi, oriundo de uma parceria entre a Associação IPD e a CELPE (Companhia Energética de Pernambuco), desenvolvido no âmbito do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico do Setor Energético regulado pela ANEEL (código ANEEL PD-0043- 0311/2011). A utilização da pneumática inclui aplicações na construção de máquinas, ferramentas, máquinas agrícolas, sistemas de transporte, processamento de alimentos entre outros. Dentre os benefícios do uso da pneumática, considera-se que por ser limpa, de baixo custo, de alta relação potência por massa e de flexibilidade na instalação, torna-se atrativa para diversas aplicações em equipamentos manuais ou móveis. Entretanto, as características não lineares do sistema causam dificuldades no controle e podem ocasionar danos ao desempenho do sistema se não consideradas no projeto. Dentre as características não lineares, considera-se com maior ênfase neste trabalho a zona morta, o efeito da compressibilidade do ar, a vazão nos orifícios da válvula e o atrito nas vedações. A modelagem matemática é importante para fins de simulações computacionais utilizadas em análises de comportamento das variáveis de estado do sistema. Foram estudados modelos matemáticos utilizados anteriormente em acionamentos pneumáticos e a partir daí foi obtido um modelo matemático não linear de 5ª ordem que permite simular o comportamento dinâmico do atuador objeto deste estudo. O referido modelo reúne equações da servoválvula bem como do cilindro pneumático construído para compor o mecanismo apresentado. Os parâmetros da zona morta e do atrito foram obtidos experimentalmente e encontram-se descritos detalhadamente no decorrer deste trabalho. O modelo adotado foi validado em testes experimentais em malha aberta e são apresentados gráficos que ilustram as características do modelo, comparando o comportamento experimental do atuador com os resultados da simulação computacional. Esta pesquisa contribui para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de equipamentos pneumáticos.