Modelagem matemática e análise de um servoposicionador hidráulico

Abstract

Com o intuito de obter um modelo matemático que descreva o comportamento dinâmico de um servoposicionador hidráulico, foram propostos dois modelos matemáticos, um linear e outro não linear. Ao se efetuar a simulação no software Matlab Simulink® utilizando o modelo linear verificou-se a ocorrência de uma incoerência física resultante da não interrupção das vazões após o fechamento da válvula. Assim a inclusão de uma não linearidade neste modelo foi proposta a fim de solucionar esta incoerência. Em uma bancada experimental, localizada no laboratório de hidráulica da UFRGS, foram realizados ensaios experimentais com o objetivo de validar os modelos propostos e efetuar uma melhor estimativa do coeficiente de amortecimento viscoso utilizado nas simulações. Comparado com os resultados experimentais, o modelo não linear apresentou erro de posicionamento do cilindro de 8% para uma massa acoplada ao cilindro de 14 kg e de 4% para uma massa de 19 kg. Já, o modelo com a vazão linearizada apresentou um erro de 4% para uma massa de 14 kg e um erro menor que 1% para a massa de 19 kg.

In order to obtain a mathematical model that describes the dynamic behavior of a hydraulic servo positioner were proposed two mathematical models, one linear and one nonlinear. When making the simulation in Matlab Simulink ® using the linear model there was an occurrence of a physical inconsistency resulting from the non-interruption of the flow after the valve closure. Thus the inclusion of a nonlinearity in this model was proposed to resolve this inconsistency. In a bench trial, located in the hydraulics laboratory of UFRGS, experimental tests were performed in order to validate the proposed models and make a best estimate of the damping coefficient used in the simulations. Compared with the experimental results, the nonlinear model presents a positioning error of the cylinder about 8% for a block with 14 kg coupled to cylinder and from 4% for 19 kg coupled. Already the model with linear flow presents an error of 4% to a block with 14 kg and an error of less than 1% for 19 kg.