Controle de músculo pneumáticco acionado por válvulas on-off

Abstract

Este trabalho tem por finalidade a realização de um estudo geral sobre o comportamento do músculo pneumático acionado por válvulas eletropneumáticas onoff 3/2 vias (3 vias e 2 posições) quando imposto a diferentes valores de carga. Foram desenvolvidos, implementados e testados dois modelos de controladores que utilizam pulsos emitidos pelas válvulas que bloqueiam o fluxo de ar comprimido, com o objetivo de avaliar a pressão e deslocamento do músculo pneumático (PAM) ao ser inflado e descarregado com três valores diferentes de carga, 5, 10 e 15 kg. A implementação foi realizada por meio de simulações feitas no software MATLAB, e foram realizados testes em bancada no Laboratório de Projetos Mecânicos (LPM) do IME, para comparação dos resultados. O primeiro modelo é baseado em Lógica Nebulosa, onde é calculado o tempo necessário para inflar e descarregar o PAM dada a pressão de trabalho e a carga imposta ao sistema. Em seguida é calculado o comprimento dos pulsos a serem emitidos. O segundo modelo utiliza o Modelo Muscular de Hill para calcular a força exercida pelo músculo fisiológico humano durante o movimento. Assim, o PAM é acionado quando a força muscular é maior que 30 N e se mantém em uma posição fixa quando for menor que este valor. Os experimentos mostraram um tempo de resposta do sistema bastante elevado causando pequenos atrasos nos resultados experimentais quando comprados aos da simulação. Para isso o tempo de resposta do sistema foi incorporado na simulação o que resultou em uma melhor aproximação dos resultados. Ambos os modelos de controle apresentaram resultados satisfatórios, com execução dos movimentos do atuador conforme pretendido em cada um. Assim, o projeto mostra-se viável e de fácil implementação. Contudo é aconselhável a utilização de equipamentos com menor tempo de resposta.