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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 31-Oct-2019
metadata.dc.creator: ROCHA JÚNIOR, Paulo Augusto Sherring
metadata.dc.description.affiliation: UFPA - Universidade Federal do Pará
metadata.dc.contributor.advisor1: TOSTES, Maria Emília de Lima
Title: Projeto e implementação de um sistema de controle numérico computadorizado: trajetórias suaves através da limitação de snap
Other Titles: Design and implementation of a number control system computer: soft pathways through snap limitation
Citation: ROCHA JÚNIOR, Paulo Augusto Sherring da. Projeto e implementação de um sistema de controle numérico computadorizado: trajetórias suaves através da limitação de snap. Orientadora: Maria Emília de Lima Tostes. 2019. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2019. Disponível em:http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/12157 . Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: O Controle Numérico Computadorizado (CNC) é uma tecnologia composta por diversos blocos, dentre os quais se encontra o bloco de Planejamento de Trajetória, responsável pela geração de perfis de referência que alimentam as malhas de controle de posição. A necessidade por Planejamento de Trajetória advém das restrições mecânicas inerentes a qualquer planta na qual a tecnologia CNC seja aplicada. Os limites operacionais da máquina devem ser respeitados, com o objetivo de evitar e mitigar diversos problemas, como: perda de precisão, desgaste prematuro dos elementos de máquina e vibração excessiva. Este trabalho propõe uma nova técnica de geração de trajetórias suaves em tempo real baseadas em uma plataforma de sistema embarcado. Um algoritmo de trajetórias limitadas em jerk e snap é proposto, de modo a atingir perfis contínuos e suaves de movimento em arquivos tradicionais de Controle Numérico. A técnica proposta lida com linhas e arcos. Um algoritmo local de mescla de trajetórias, aplicável ao método proposto, também é apresentado. O algoritmo proposto foi implementado na plataforma embarcada BeagleBone Black - baseado na tecnologia System-On-Chip -, e testado com uma máquina-protótipo router de três graus de liberdade. Foi realizada uma comparação do método proposto contra os algoritmos tradicionais de sete segmentos e aceleração trapezoidal, tanto em termos do desempenho como da sua viabilidade computacional considerando as restrições de tempo real. Resultados de simulação e experimentais são apresentados e demonstram a efetividade do método proposto em gerar perfis limitados em velocidade, aceleração, jerk e snap, para três dimensões. Observou-se redução do erro RMS em até 8:2% e 22:38% quando comparados aos métodos de sete segmentos e ao de aceleração trapezoidal, respectivamente. Ao estudar o erro em ângulos retos, o método proposto produziu erros em área de até 24% e 80% menores quando comparados aos métodos de sete segmentos e ao de aceleração trapezoidal, respectivamente.
Abstract: Computer Numerical Control (CNC) is a technology made up of several blocks. Among these, lies the Trajectory Planning block, responsible for reference profile generation that are fed to position control loops. The need for Trajectory Planning arises from the mechanical constraints inherent to every plant to which CNC technology is applied. The machine’s operational limits must be respected, in order to avoid several issues, such as: loss of precision, early wear of machine’s parts and excessive vibration. This work proposes a novel smooth real-time trajectory generation setup based on an embedded system platform. A real-time snap and jerk bounded control algorithm is proposed, to achieve continuous and smooth feed motion in traditional Numeric Control code file, dealing both with straight lines and arcs. A local motion blending algorithm, applicable to the proposed method, is also presented. The developed algorithm was deployed to a BeagleBone Black, an embedded System-on-Chip, single board computer and tested in a prototype router machine. A comparison between the proposed method against the seven segments and trapezoidal acceleration methods is presented, both in terms of performance and of real-time computing viability. Simulation and Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method to generate velocity, acceleration, jerk and snap bounded three dimensional trajectories, reducing the RMS error in up to 8:2% and 22:38% when compared to the Seven Segments and to Trapezoidal Acceleration methods, respectively. Assessing the error area on straight angles, the proposed method produced error areas 24% and 80% smaller when compared to the Seven Segments and to Trapezoidal Acceleration methods, respectively.
Keywords: Computação embarcada
Controle numérico
Planejamento de trajetória
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: COMPUTAÇÃO APLICADA
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: SISTEMAS DE POTÊNCIA
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

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