Apresentação de simulação de acionamento de motor CC com MATLAB SIMULINK

1. • Augusto Magno
• Danilo Batista
• Felipe Frutuoso
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IM247 - Acionamento e Controle de Sistemas Mecânicos
SIMULAÇÃO DE ACIONAMENTO MOTOR DE
CORRENTE CONTINUA MATLAB/SIMULINK

2. • No circuito elétrico do motor DC, a entrada é a tensão de
armadura aplicada e a saída é a corrente de armadura.
Assim, para obter a corrente de armadura, a equação de
tensão pode ser reescrito como:
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3. • Diagrama de blocos Simulink do circuito elétrico motor DC:
• No sistema mecânico, a entrada é o torque obtido do motor
DC, e a saída é a velocidade da carga. Para obter a
velocidade, a equação de movimento pode ser reescrita
como:
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4. • Diagrama de blocos Simulink do sistema de carga mecânica.
• Abaixo um modelo completo para um sistema de
acionamento de um motor DC, que combina as equações do
circuito elétrico, sistema mecânico, torque e back-EMF.
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5. • Os parâmetros/variáveis utilizados nas simulações são listados
abaixo:
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6. • Primeiro, examinaremos a resposta de velocidade a uma
tensão de entrada em degrau. Vamos comparar as respostas
de velocidade deste sistema a duas tensões de entrada
degrau diferentes (A)Va=70V e (B)Va=140V.
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7. • Todo o sistema contendo um controlador de corrente PI é
mostrado abaixo.
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MODELAGEM CONTROLADOR DE CORRENTE
PROPORCIONAL INTEGRAL

8. • Abaixo vemos a comparação entre as respostas ao comando
degrau para corrente Ia=20A, para ganhos de acordo com as
larguras de banda de controle de 500 e 1000 Hz. Como
esperado, com uma maior largura de banda melhora-se o
tempo de resposta.
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9. • O sistema do motor DC contendo um controlador de
velocidade PI é mostrado a seguir.
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MODELAGEM DO CONTROLADOR DE
VELOCIDADE PROPORCIONAL INTEGRAL

10. • As respostas para velocidade do sistema a uma entrada STEP
de 2500 r/min de acordo com duas larguras de banda
diferentes, (A) ωcs=50 Hz e (B) ωcs=100 Hz, são mostradas
na figura abaixo. Como no exemplo da corrente, vemos que
uma largura de banda maior leva a uma resposta mais rápida.
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11. • O esquema de modelagem do chopper de quatro quadrantes, é
mostrada abaixo. Assumimos que este adota um esquema de
comutação unipolar com uma frequência de comutação de 5
kHz.
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DIAGRAMACONTROLE DE POSIÇÃO

12. • Abaixo o subsistema de controle de posição. Na malha interna o
controle de velocidade, utilizando a ponte H e modelo de motor
DC do sinscape.
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DIAGRAMACONTROLE DE POSIÇÃO

13. • Parâmetros de simulação do motor DC
• Power=3336;
• Va_rated=140;
• Ia_rated=20;
• Wm_rated=3000*2*pi/60;
• % Wm_rated=500;
• Te_rated=Power/Wm_rated;
• Ra=0.26;
• La=1.7e-3;
• J=.00252;
• B=.0;
• K=Te_rated/Ia_rated;
• % Controle Corrente
• %Kpc=La*Wcc
• %Kic=(Ra/La)Kic=Ra*Wcc
• fcc=1000;
• Wcc=fcc*2*pi;
• % Wcc=Wm_rated;
• Kpc=La*Wcc;
• Kic=Ra*Wcc;
• Kac=1/Kpc;
• % Controle Velocidade
• fcs=fcc/10;
• Wcs = fcs*2*pi;
• Kps=J*Wcs/K;
• Kis=(J*(Wcs^2))/(5*K);
• Kas=1/Kps;
• % Controle Velocidade + Chopper/Ponte H
• Vdc=Va_rated;
• % Controle de Posição
• fc_theta=fcs/10;
• Wc_theta=fc_theta*2*pi;
• kp_theta=Wc_theta;
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DIAGRAMACONTROLE DE POSIÇÃO

14. • A resposto do controle de posição são mostrados abaixo:
• Azul: velocidade.
• Amarelo: referencia.
• Laranja: posição.
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