IDENTIFICATION OF FRICTION EFFECTS IN A LINEAR POSITIONING SERVOPNEUMATIC SYSTEM

Resumen

It is presented, in this paper, a methodology to identify friction effects in servopneumatic systems using the Karnopp model. In spite of servopneumatic advantages in relation to electric and hydraulic systems, as cleanliness and low cost, its main disadvantages are related to nonlinearities caused by friction effects. Therefore, friction identification plays an important role in servopneumatic research, since the controller design depends on an accurate friction model. In this work, the experimental data are acquired via testbed experiments. The testbed comprises a pneumatic actuator, a potentiometric displacement sensor, two pressure sensors, a manual valve and an acquisition system. The experimental data are used to depict friction in the system using the Karnopp model. Unknown mathematical system coefficients are identified using Least Squares method, where an accuracy percentage of 99.04% between the mathematical and experimental models is reached. Keywords: Friction identification, Servopneumatic systems, Karnopp model, Least Squares method. IDENTIFICAÇÃO DOS EFEITOS DE ATRITO EM UM SISTEMA SERVOPNEUMÃTICO DE POSICIONAMENTO LINEAR RESUMO É apresentada, neste trabalho, uma metodologia para a identificação dos efeitos de atrito em sistemas servopneumáticos utilizando o modelo de Karnopp. Apesar das vantagens destes sistemas em relação à sistemas elétricos e hidráulicos, como limpeza e baixo custo, suas principais desvantagens são relacionadas às não-linearidades referente ao atrito. Por este motivo, a identificação do atrito é uma importante área de pesquisa na servopneumática, já que o projeto de controladores para estes sistemas depende diretamente de um modelo de atrito fiel ao sistema real. Neste trabalho, uma bancada de testes é desenvolvida a fim de obter os dados experimentais do sistema. A bancada é composta por um atuador pneumático, um sensor de deslocamento potenciométrico, dois sensores de pressão, uma válvula manual e um sistema de aquisição de dados. Os dados experimentais obtidos são utilizados para representar o atrito do sistema através do modelo de Karnopp. Os coeficientes desconhecidos do modelo matemático são identificados através do método dos Mínimos Quadrados, onde é obtido um percentual de assertividade do modelo matemático de 99,04% em relação aos resultados experimentais. Palavras-chave: Identificação do atrito, Sistemas servopneumáticos, Modelo de Karnopp, Método dos Mínimos Quadrados.