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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-08072021-134756
Documento
Autor
Nome completo
Valter Manuel Jardim da Mata
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Justo Filho, João Francisco (Presidente)
Ferreira, Sérgio Inácio
Teixeira, Evandro Leonardo Silva
Título em português
Controle digital de um dinamômetro de corrente de Foucault.
Palavras-chave em português
Controle digital
Dinamometros
Identificação
Resumo em português
O controle digital de um dinamômetro é essencial para o teste de motores de combustão interna, pois atua no comando da rotina de ensaios. Este trabalho consiste no controle PID (proporcional, integrativo e derivativo) do freio dinamométrico de corrente de Foucault, instalado no Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT. Durante o desenvolvimento do controlador, foram produzidos diferentes tipos de identificação da planta assim como diferentes métodos de controle, que foram validados pelas frentes experimental e teórica. Foram alcançados os controles digitais por meio dos softwares LabVIEW® e Simulink®, que serviu para compará-los e simulá-los, tornando possível a validação. Para o sistema em tempo real, controlado pelo LabVIEW®, foi necessário identificar o modelo do dinamômetro, que corresponde a um freio de corrente de Foucault Hofmann modelo I2D. O controle de rotação desenvolvido por meio dessas ferramentas tem o intuito de efetuar os ajustes de rotação do dinamômetro. Para a realização dos ensaios, tal parâmetro de rotação deve seguir os valores desejados (set point) e manter a relação de intensidade de corrente elétrica com a abertura da válvula borboleta do motor. Desse modo, o projeto desenvolvido abre como perspectiva maior confiabilidade, ou seja, suas respostas são atendidas em relação à estabilização e ao transiente de valores controlados em testes realizados com dinamômetros de bancada. No âmbito acadêmico, percorre do teórico ao experimental pois aplica um método científico a testes práticos efetuados em um instrumento de validação. Portanto, esta contribuição desenvolveu um controle digital a partir de parâmetros físicos do projeto pelo método de identificação caixa branca, feito por aproximação de um modelo matemático de um motor de corrente contínua. Foi também implementado o método caixa preta, feito por meio de uma identificação da reação do dinamômetro a uma resposta degrau, no âmbito experimental. As reações simuladas foram comparadas com as experimentais e mostraram equivalência entre elas.
Título em inglês
Digital control of an eddy current dynamometer.
Palavras-chave em inglês
Control
Dynamometer
Identification
Resumo em inglês
The digital control of a dynamometer is essential for test of internal combustion engines, because it acts in command of the testing routine. This work consists in the PID (proportional, integrative and derivative) control of the Foucault current dynamometer, from the Institute of Technological Research - IPT. During the control development was made plant differents types, and differents controllers, that was validated by form experimental and theory. Digital controls were achieved using LabVIEW® and Simulink® software, which served to compare and simulate them, thereby making possible a validation. For the system in real-time, controlled by LabVIEW®, it was necessary to identify the dynamometer model, which corresponds to an eddy current brake, model I2D. The speed control developed by means of these tools is intended to adjust the speed of the dynamometer. In order to carry out the tests, this speed parameter must follow the desired values (set point) and maintain the relationship of electric current intensity with the throttle opening of the motor. In this way, the developed project opens up a perspective of greater reliability, that is, its responses are met in relation to the stabilization and transient of controlled values in tests performed with bench dynamometers. In the academic field, it ranges from theoretical to experimental, as it applies a scientific method to practical tests carried out in a validation instrument. Therefore, this contribution developed a digital control from the physical parameters of the project using the white box identification method, made by approximating a mathematical model of a direct current motor (DC). The black box method was also implemented, made by identifying the reaction of the dynamometer to a step response, in the experimental scope. The simulated reactions were compared with the experimental ones and showed equivalence between them.
 
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Data de Publicação
2021-07-08
 
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