Revista Principia (Apr 2025)
Proposta de uma biblioteca em Modelica para simulação de circuitos pneumáticos
Abstract
Modelica é uma linguagem de programação orientada a objetos (POO) introduzida em 1996, que permite a reutilização de elementos programados individualmente. Devido a essa característica, tornou-se uma linguagem ideal para modelagem de vários sistemas físicos e matemáticos, incluindo campos da Engenharia como hidráulica, eletrônica e química. O software OMedit utiliza a linguagem Modelica, mas ainda carece de uma biblioteca pneumática. Portanto, este trabalho propõe a criação de uma biblioteca computacional para elementos pneumáticos, bem como a validação de vários modelos matemáticos utilizados. Foi realizada uma revisão da literatura para identificar as principais equações que regem os componentes pneumáticos. O comportamento do fluxo de massa através de válvulas solenoides e a dinâmica das pressões em câmaras de atuadores pneumáticos ao longo do tempo foram discutidos. Após cada um dos elementos ser modelado computacionalmente no software, experimentos de laboratório foram realizados para a aquisição de dados empíricos a fim de entender o comportamento dos componentes e obter os parâmetros que serão utilizados nos modelos computacionais. Uma placa de aquisição de dados e transdutores de pressão e posição foram usados para adquirir o comportamento dos componentes ao longo do tempo. O processamento de dados foi necessário, incluindo a eliminação de leituras de ruídos devido aos instrumentos de medição usados, e aproximações polinomiais foram desenvolvidas para aplicar métodos matemáticos de minimização de erros. Finalmente, curvas características da pressurização de um reservatório e do movimento de avanço e retorno de um atuador pneumático foram simuladas com sucesso, com as curvas experimentais e teóricas comparadas para destacar o grau de precisão obtido. Como resultado, uma ferramenta para a simulação computacional de um atuador pneumático usando a linguagem Modelica foi desenvolvida, juntamente com uma proposta de uma biblioteca pneumática para OMedit.
Keywords
