[en] MODELING AND SIMULATION OF A STEWART PLATFORM CONTROLLED USING INERTIAL SENSORS
[pt] Simuladores de movimentos são sistemas mecatrônicos que reproduzem as principais atitudes e movimentos de um veículo. Neste estudo serão analisados simuladores baseados em mecanismos com 3 e 6 graus de liberdade. No segundo caso, o mecanismo é capaz de reproduzir todos os ângulos de atitude (ro...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2013
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21834@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=21834@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.21834 |
| Summary: | [pt] Simuladores de movimentos são sistemas mecatrônicos que reproduzem as
principais atitudes e movimentos de um veículo. Neste estudo serão analisados
simuladores baseados em mecanismos com 3 e 6 graus de liberdade. No segundo
caso, o mecanismo é capaz de reproduzir todos os ângulos de atitude (rolagem,
arfagem e guinada) e todos os deslocamentos lineares (lateral, vertical e
longitudinal) com limitações, porém com amplitude suficiente de modo a
possibilitar os principais movimentos associados ao veículo. O uso de
transdutores de deslocamento linear nestes mecanismos articulados introduzem
elevados efeitos de inércia, além de aumentar a massa dos mesmos, diminuindo
sua relação carga/peso e sua eficiência. Atualmente, o grande desenvolvimento de
sensores do tipo unidade de medição inercial (IMU) aumentou a disponibilidade
destes no mercado e reduziu muito seu custo. Como se trata de acelerômetros
triaxiais em conjunto com girômetros também triaxiais, sensores como este
podem ser usados para determinar a posição e a orientação no espaço de
mecanismos com seis graus de liberdade, como a Plataforma Stewart. Neste
trabalho será desenvolvida uma metodologia para modelagem da cinemática de
mecanismos paralelos baseada nos derivativos de suas matrizes jacobianas. Esta
metodologia é avaliada em um mecanismo paralelo plano de três graus de
liberdade e em uma Plataforma Stewart. Com a metodologia de modelagem
validada, é implementada uma estratégia de controle baseada no uso de um sensor
tipo central inercial para o controle de posição, velocidade e aceleração destes
mecanismos. Os resultados das simulações indicam a possibilidade do uso destes
sensores nestes tipos de equipamentos e apontam para a necessidade de avaliar
esta metodologia em testes experimentais. === [en] Movement simulators are mechatronic systems that reproduce the main
attitudes and movements of a vehicle. In this study are examined simulators based
on 3 and 6 degrees of freedom mechanisms. In the second case, the mechanism is
able to reproduce all the attitude angles (roll, pitch and yaw) and all the linear
displacements (sway, heave and surge) with limitations, but with sufficient
amplitude to enable the main movements associated with the vehicle. The use of
linear displacement transducers in these articulated mechanisms introduce high
inertia effects and increase the mass, decreasing the load/weight ratio and
efficiency. Currently, the great development of the inertial central type sensors
(IMU – Inertial measurement unit) increased the availability of these transducers
on market and greatly reduced cost. Since this is a conjunct of triaxial
accelerometers with triaxial gyrometers, sensors such as these ones can be used to
determine the position and orientation in space of mechanisms with six degrees of
freedom, such as the Stewart Platform. In this work it will be developed a
methodology for modeling the kinematics of parallel mechanisms based on
derivatives of their jacobian matrices. This methodology is evaluated in a planar
parallel mechanism of three degrees of freedom and on a Stewart Platform. With
the modeling methodology validated, a control strategy based on the use of an
inertial unit type sensor for controlling the position, velocity and acceleration of
these mechanisms is implemented. The simulations results indicate the possibility
of using these sensors in these types of equipment and point to the need to
evaluate this methodology in experimental tests. |
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