Modelagem temática e análise experimental de um sistema hidráulico com controle realimentado

Abstract

Sistemas hidráulicos que exigem precisão em suas aplicações fazem o uso de servoválvulas ou válvulas proporcionais. Como estas apresentam um elevado preço de mercado, este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de controle realimentado de posição de um atuador hidráulico, tendo como ponto de partida uma válvula de baixo custo comandada por um fuso. Tanto na válvula como no atuador foram acoplados sensores de posicionamento para determinação da vazão. Este sistema é gerenciado por uma plataforma de hardware e software Arduino através de um algoritmo de programação. A calibração foi feita por meio de testes de funcionalidade, o que permitiu controlar a válvula bem como realizar o posicionamento preciso do atuador, de modo que a posição pré-determinada fosse alcançada com diminuição progressiva do desvio. Com o desenvolvimento de um modelo matemático para cálculo do coeficiente de vazão-pressão e ganho de vazão foram determinadas as vazões experimentais, o que permitiu a comparação dos resultados teóricos com experimentais, os quais apresentaram significativa correspondência.

Hydraulic systems that require precision in any activity use of servo-valve, or proportional valve. As these valves have a high market price, the aim of this work was to develop a feedback position control system of a hydraulic cylinder, starting with a low cost valve driven by a screw. Positioning sensors were attached in the valve and in the hydraulic cylinder, to determine the flow rate. This system was managed by a Arduino hardware and software platform by a programming code. The calibration of the system was realized by functionality tests, allowing to control the valve as well as to perform the positioning of the accurate hydraulic cylinder, so that the pre-determined position was achieved with progressive deviation decrease. By developing a mathematical model to calculate the pressure-flow coefficient and flow coefficient, the experimental flow rates were determinate. These determinations allowing comparing the theoretical and experimental results, which showed significant correlation.