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Authors
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Abstract(s)
The PID controller is one of the most used systems in the industry due to its simplicity and efficiency. However, the main problem to implement this controller is to set the correct gain to get the desired system response.
The purpose of this thesis is to get the values of proportional, integral and derivative gain of the controller to obtain an adequate response to an industrial sewing workstation.
The sewing station consists of a sewing machine installed into a cart, which is moved by an induction motor guided by a rail. When the user accelerates the sewing machine, the motor must move the car in the speed as the sewing machine sews the fabric. Thereby, the controller needs to send the correct control signal to the motor system, to move the car at the set-point speed.
From this system, a mathematical model was obtained, that is used to develop the
controller, which will be implemented in a digital microcontroller.
The controller was designed using the Genetic Algorithm, using the step response characteristics (e.g. overshoot, rise time, steady-state error) and the control signal to calculate the fitness function. Also was used the Particle Swarm Optimization to compare the results.
With the PID gains found as a result of the evolutionary algorithms, that with the better performance was implemented for tests on the company FactoryPlay, which design and produces inflatable structures for theme parks, based on the district of Bragança.
O controlador PID é um dos sistemas mais utilizados na indústria devido à sua simplicidade e eficiência. No entanto, o principal problema para implementar este controlador é definir o ganho correto para obter a resposta do sistema desejada. O objetivo desta tese é obter os valores de ganho proporcional, integral e derivativo do controlador para obter uma resposta adequada a uma estação de trabalho de costura industrial. A estação de costura consiste em uma máquina de costura instalada em um carrinho, que é movida por um motor de indução guiado por um trilho. Quando o usuário acelera a máquina de costura, o motor deve mover o carro na velocidade em que a máquina de costura costura o tecido. Assim, o controlador precisa enviar o sinal de controle correto ao sistema do motor, para mover o carro na velocidade do ponto de ajuste. A partir desse sistema, foi obtido um modelo matemático, usado para desenvolver o controlador, que será implementado em um microcontrolador digital. O controlador foi projetado usando o algoritmo genético, usando as características da resposta ao degrau (e.g. overshoot, rise time, steady-state error) e o sinal de controle para calcular a função objetivo. Também foi utilizada a otimização por enxame de partículas para comparar os resultados. Utilizando os ganhos do PID encontrados como resultado dos algoritmos evolutivos, foi implementado para testes na empresa FactoryPlay, que projeta e produz estruturas infláveis, situada no distrito de Bragança.
O controlador PID é um dos sistemas mais utilizados na indústria devido à sua simplicidade e eficiência. No entanto, o principal problema para implementar este controlador é definir o ganho correto para obter a resposta do sistema desejada. O objetivo desta tese é obter os valores de ganho proporcional, integral e derivativo do controlador para obter uma resposta adequada a uma estação de trabalho de costura industrial. A estação de costura consiste em uma máquina de costura instalada em um carrinho, que é movida por um motor de indução guiado por um trilho. Quando o usuário acelera a máquina de costura, o motor deve mover o carro na velocidade em que a máquina de costura costura o tecido. Assim, o controlador precisa enviar o sinal de controle correto ao sistema do motor, para mover o carro na velocidade do ponto de ajuste. A partir desse sistema, foi obtido um modelo matemático, usado para desenvolver o controlador, que será implementado em um microcontrolador digital. O controlador foi projetado usando o algoritmo genético, usando as características da resposta ao degrau (e.g. overshoot, rise time, steady-state error) e o sinal de controle para calcular a função objetivo. Também foi utilizada a otimização por enxame de partículas para comparar os resultados. Utilizando os ganhos do PID encontrados como resultado dos algoritmos evolutivos, foi implementado para testes na empresa FactoryPlay, que projeta e produz estruturas infláveis, situada no distrito de Bragança.
Description
Mestrado em Engenharia Industrial
Keywords
PID controller Parameter estimation Digital control Genetic algorithm