Modelagem e controle de uma estrutura submetida a pertubações utilizando o efeito giroscópico

Abstract

Este estudo mostra a modelagem e a construção de um sistema utilizado para o controle do movimento oscilatório de uma estrutura a partir do efeito giroscópico. Apresenta como problema de pesquisa a alteração da condição de estabilidade vertical de corpos suscetíveis a perturbações externas como, por exemplo, pode ser observado no movimento oscilatório de embarcações sob efeito do vento ou do mar agitado. Nesta medida, o giroscópio é um dispositivo capaz de atenuar os efeitos oscilatórios gerados a partir destas perturbações por meio de seu torque de precessão. Os experimentos realizados basearam-se na geração de distúrbios de torque a partir de uma transmissão mecânica acionada por um motor CC e acoplada à planta oscilatória, causando o seu deslocamento angular. O sistema eletrônico de controle e aquisição de dados foi constituído por uma unidade de medição inercial MPU6050, dois sensores potenciométricos e duas plataformas microcontroladas, uma dedicada à medição e processamento dos parâmetros e outra ao algoritmo do compensador de avanço de fase desenvolvido no ambiente de simulação por diagrama de blocos (Simulink®). O protótipo do giroscópio foi desenvolvido a partir de dois discos metálicos acoplados a um motor brushless operando com velocidade nominal de 9000rpm, tendo massa total próxima a 120g. Os resultados demonstraram que o sistema controlado em malha fechada foi capaz de atenuar a oscilação da estrutura e seu tempo de estabilização quando comparados às respostas oscilatórias da planta com o sistema desligado.