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Tipo: Dissertação
Título: Controle de posição da junta de manipulador cilíndrico acionado por motor de indução trifásico com transmissão flexível e otimização conjunta de sintonia
Autor(es): Barbosa, Klysmann Gladson Ferreira
Orientador: Reis, Laurinda Lúcia Nogueira dos
Coorientador: Souza Jr, Antonio Barbosa de Souza Júnior
Palavras-chave em português: Controle por modos deslizantes adaptativo;Sintonia por otimização;Motor de indução trifásico;Manipulador cilíndrico
Palavras-chave em inglês: Adaptive sliding mode control;Optimization-based tuning;Three-phase induction motor;Cylindrical manipulator
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Data do documento: 2026
Citação: BARBOSA, Klysmann Gladson Ferreira. Controle de posição da junta de manipulador cilíndrico acionado por motor de indução trifásico com transmissão flexível e otimização conjunta de sintonia. 2026. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: Este trabalho investiga o controle de posição da junta rotacional da base de um manipulador cilíndrico acionado por motor de indução trifásico com transmissão mecânica flexível, com ênfase na sintonia sistemática de controladores. O sistema eletromecânico é modelado de forma integrada, incluindo o motor de indução trifásico sob controle orientado ao campo indireto (Indirect Field Oriented Control - IFOC), a dinâmica do manipulador e o acoplamento elástico motor-carga representado por um modelo de duas massas obtido pela formulação de Euler-Lagrange. O estudo concentra-se na influência do acoplamento mecânico flexível sobre o desempenho do controle e na determinação sistemática dos parâmetros de controladores por métodos de otimização meta-heurísticos e probabilísticos. São avaliadas diferentes arquiteturas de controle em cascata combinando controladores P, PI e Controle por Modos Deslizantes Adaptativo (Adaptive Sliding Mode Control - ASMC), tanto em operação sensorizada quanto em configuração sensorless com Observador por Modos Deslizantes (Sliding Mode Observer - SMO). Adicionalmente, considera-se a influência de medições provenientes de encoder incremental não ideal na qualidade da realimentação de estados. Os resultados mostram que a elasticidade da transmissão introduz modos ressonantes que degradam significativamente o desempenho quando utilizados parâmetros convencionais de controle. A sintonia sistemática por otimização permite melhorar o compromisso entre rapidez, precisão e robustez, além de identificar regiões de operação nas quais controladores PID apresentam desempenho comparável a estratégias robustas, bem como condições em que o ASMC apresenta vantagens significativas sob incertezas paramétricas e perturbações externas.
Abstract: This work investigates the position control of the base rotational joint of a cylindrical manipulator driven by a three-phase induction motor with a flexible mechanical transmission, with emphasis on the systematic tuning of controllers. The electromechanical system is modeled in an integrated manner, including the three-phase induction motor under Indirect Field-Oriented Control (IFOC), the manipulator dynamics, and the elastic motor-load coupling represented by a two-mass model derived from the Euler-Lagrange formulation. The study focuses on the influence of flexible mechanical coupling on control performance and on the systematic determination of controller parameters using metaheuristic and probabilistic optimization methods. Different cascaded control architectures combining P and PI controllers with Adaptive Sliding Mode Control (ASMC) are evaluated, both in sensored operation and in sensorless configuration using a Sliding Mode Observer (SMO). Additionally, the influence of measurements obtained from a non-ideal incremental encoder on the quality of state feedback is considered. The results show that transmission elasticity introduces resonant modes that significantly degrade performance when conventional controller parameters are used. Systematic optimization-based tuning improves the trade-off between response speed, accuracy, and robustness, and allows the identification of operating regions in which PID controllers achieve performance comparable to robust control strategies, as well as conditions in which ASMC provides significant advantages under parametric uncertainties and external disturbances.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86617
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0001-6815-8467
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/3916579490073328
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/2873675973303728
ORCID do Coorientador: https://orcid.org/0000-0001-5912-0910
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/4260373627927424
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

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