�rea Cient�fica: Informática Industrial
Magnetic levitated spherical induction motorwith artificial neural network control
Publicada a 2010-12-21
Aluno: António Pedro Gonçalves Rebelo Machado Lafuente      N�mero: 42977       Email: a42977@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 01/09/2009      Data Conclus�o: 29/11/2010 

Orientador(es):
Nome: Adriano José C. Tavares      Email: atavares@dei.uminho.pt   

Arguente(s):
Nome: Jorge M. Cabral       Email: jcabral@dei.uminho.pt 
Nome: Pedro Miguel Mestre Alves Silva       Email: pmestre@utad.pt 
Data da defesa: 29/11/2010      Sala: B3.39A - 11h

vers�o electr�nica

Descri��o:

O conceito de sistemas de transportes por levitação magnética é algo que tem tido um crescente desenvolvimento nas ultimas três décadas.

Um exemplo bastante conhecido e frequentemente se recorre é o Transrapid. De uma forma muito sucinta consiste em um comboio mono-carril levitado por indução magnética. Este método permite atingir grandes velocidades com maior rapidez, conforto e eficiência, que não se conseguia com os comuns sistemas de transporte, por exemplo: TGV.

A ideia que é apresentada nesta proposta, consiste em transpor o conceito adoptado no conhecido "MagLev" para transporte pessoais. O sistema deverá ser composto por um rotor com a forma geométrica de uma esfera que se encontrará em contacto com o solo. O estátor, este será uma esfera cortada que envolverá em cerca de 60% a 80% a superfície da esfera do rotor. O controlo deverá ser aplicado sobre o estátor, podendo o rotor ser composto por imãs permanentes.
Este conceito de rotor levitado pode ser encontrado em motores de rotor levitado com imãs permanentes, dando-lhes a característica de ausência de atrito entre superfícies. A diferença no sistema aqui proposto consiste no formato geométrico de uma esfera ao invés de formato cilíndrico, continuando a fazer uso dos mesmos princípios de funcionamento. A vantagem deste sistema ao cilíndrico será a possibilidade de realizar movimentos de rotação nos três eixos coordenados (XYZ) em quanto que os actuais sistemas apenas permitem movimentos de rotação em um dos eixos.

A rede neural artificial irá actuar na semiesfera, em que será composta por múltiplos electroímanes e sensores para monitorizar a posição do rotor. Esta será uma implementação física, o que obrigará ao desenvolvimento, ou construção de um sistema composto por múltiplos processadores comunicando entre si. Pretende-se com esta rede neural artificial criar um controlo auto-suficiente e autónomo, sendo as ordens (direcção, velocidade, etc.) dadas por uma unidade de controlo. O tema de investigação envolverá ainda o uso de sensores capazes de realizar leituras com grande rapidez e precisão, de forma a manter a esfera o mais próximo possível da semiesfera.


Objectivos:

Pretende-se com este projecto de investigação, desenvolver um sistema de levitação magnético que permita movimentos de rotação nos 3 eixos coordenados de uma esfera.
Desenvolver um sistema de levitação magnético capaz de controlar e manobrar uma esfera que estará em contacto com o solo. A plataforma exterior ou estátor encontra-se levitada e deverá ser responsável pelo controlo do movimento a efectuado pela esfera que representa o rotor.

De forma mais descritiva, pretende com este projecto de dissertação abordar os seguintes pontos:

-Pesquisa sobre o estado da arte dos sistemas actuais de levitação
magnético.

- Estudo com recurso a ferramentas de simulação computacionais CST
Studio 

- Design de estratégias de controlo dos campos magnéticos.

- Estudo sobre técnicas de controlo e supervisão da corrente nos
electroímanes

- Implementação dos electroímanes na estrutura esférica.

Implementação da electrónica de potência necessária dos sistemas de
levitação, com sistemas de supervisão e protecção.

- Estudo sobre técnicas de controlo com redes neurais.

- Desenvolvimento de uma rede de processadores e de sensores

- Desenvolvimento de mecanismos de suporte à levitação do sistema.

- Implementação de electrónica de controlo e processamento que assiste o sistema. 

- Desenvolvimento do protótipo de levitação.

- Estudo com recurso a ferramentas de simulação computacionais Matlab da rede neural a implementar.

- Realização de ensaios de laboratório no protótipo desenvolvido.


Palavras chave:
Levitação magnética, motor de indução esférico, redes neurais artificiais, drive-by- wire, sensores de efeito de Hall

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