Estimação e compensação de atrito em um pêndulo invertido

Abstract

O pêndulo invertido é um sistema mecânico subatuado, inerentemente instável em malha aberta, de dinâmica não linear, sendo uma referência clássica para o estudo de problemas de controle. A motivação por trás deste interesse é o crescente número de aplicações de posicionamento preciso em sistemas mecânicos. A aplicação de técnicas de controle sem levar em consideração o atrito presente pode produzir ciclos limite. Neste trabalho, métodos de modelagem, quantificação e compensação de atrito são analisados e aplicados ao pêndulo invertido. Técnicas recentemente propostas na literatura são adaptadas para o sistema em estudo. Modelos de atrito de Coulomb, Karnopp e LuGre são discutidos e são analisados métodos para obtenção de seus parâmetros via identificação em malha aberta e em malha fechada e via quantificação a partir do ajuste de elipses a dados de entrada versus saída. O atrito quantificado pelos diferentes modelos são comparados. Estes modelos são utilizados para compensar o atrito presente no carrinho do pêndulo. Os métodos de compensação não baseados em modelo denominados reforço constante e knocker são também aplicados. Seus desempenhos são avaliados e comparados usando três índices de desempenho, através da aplicação a um pêndulo real.Show more