Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
MODELAGEM E COMPENSAÇÃO DO ERRO DE PONTARIA ASSOCIADO A VIBRAÇÕES E IMPACTOS HORIZONTAIS DE VIATURAS BLINDADAS
LUIZ CYRILLO AQUINO CAMPOS
TESE
04/02/2014

A presente pesquisa tem como objetivo estudar a correlação entre vibração e impactos horizontais e desempenho em tarefas de acompanhamento de alvos em veículos blindados, assim como propor um compensador do erro de acompanhamento causado pela interação entre o atirador e o ambiente vibratório. As acelerações do chassis de uma VBC Leopard 1 A5 em deslocamento no campo foram adquiridas e a dinâmica de sua torre de tiro foi identificada. Com base nesses estudos foram definidos perfis de vibração laterais e longitudinais, e levantadas especificações para construção de um simulador. Com o simulador construído conduziram-se ensaios com a tarefa de acompanhamento definida para a pesquisa em quatro condições de vibração: estáticos, com vibrações periódicas de 0,5 e 1 Hz e com vibrações aleatórias. As amplitudes de acelerações variavam entre 1,2 e 3 m/s2 rms nesses experimentos. Duas técnicas foram investigadas para aperfeiçoamento do desempenho na execução das tarefas: identificação de sistemas para um controlador feedforward e o estudo de coerência entre sinal do punho do atirador e erro. A primeira buscou identificar filtros preditores do erro de pontaria com o sistema modelado com uma, duas e três entradas. Esta técnica não apresentou resultados satisfatórios uma vez que os modelos dependiam fortemente dos estados iniciais, alguns não observáveis. Com a segunda técnica, foram identificados picos de coerência entre sinal do punho e erro de pontaria, para os experimentos realizados com três voluntários, nas frequências de 1, 3 e 4 Hz. Instrumentos virtuais dotados de filtros notch para essas frequências com larguras de banda 0,1 e 0,2 Hz foram utilizados para comparação de desempenhos. Para os experimentos realizados com vibrações periódicas de 1 Hz, os softwares apresentaram consistente e expressiva melhoria de desempenho no critério erro médio quadrático. Além disso, os filtros com largura de banda 0,1 Hz obtiveram consistentemente melhoras de desempenho da tarefa, no critério média dos erros, tanto para experimentos realizados com vibrações periódicas de 1 Hz quanto aleatórias. Sendo assim, esta pesquisa mostrou ser possível melhorar o desempenho na execução de tarefas de acompanhamento em ambiente vibratório com o emprego de filtros notch aplicados a frequências identificadas a partir do estudo de coerência entre o erro de pontaria e sinal de entrada.

Modelagem e Compensação do Erro de Pontaria Associado a Vibrações e Impactos Horizontais de Viaturas Blindadas
This research aims to study the correlation between horizontal vibration and impacts and performance of target tracking tasks in armored vehicles. Additionally, to propose a compensator for the tracking error caused by the interaction between the gunner body and the vibration environment. The accelerations of the chassis of a main battle tank (MBT) Leopard 1 A5 running in the field were acquired and the dynamics of its gun turret was identified. Based on these studies profiles of lateral and longitudinal vibration were defined, and specifications for the construction of a simulator were raised. With the simulator ready, tests were conducted with the tracking task defined for this research in four vibration conditions: static, with 0.5 and 1 Hz periodic vibrations and random vibrations. The amplitudes of accelerations ranged between 1.2 and 3 m/s2 rms. Two techniques were investigated for improving task performance: system identification for a feedforward controller and digital filtering, designed from the coherence study between gunner’s handle signal and the aiming error. The first sought to identify error predictor filters with the system modeled with one, two and three inputs. This technique did not provide satisfactory results since the models heavily relied on some unobservable initial states. With the second technique, coherence peaks between the handle signal and the aiming error were identified for the experiments conducted with three subjects, at the frequencies of 1, 3 and 4 Hz. Virtual Instruments containing notch filters at these frequencies with bandwidths 0.1 and 0.2 Hz were used for performance comparison. For the experiments with 1 Hz periodic vibration, the software showed consistent and considerable performance improvement in mean square error criterion. Also, the filters with bandwidth 0.1Hz consistently achieved task performance improvements in average of errors criterion for both experiments with 1 Hz periodic vibrations and random. Thus, this research has shown possible to improve tracking task performance in a vibration environment with the use of notch filters. Filters should be designed to cut-off frequencies identified from the coherence study between aiming error and input signal.
Error modelling, error compensation, vibration environment
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PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
MECATRÔNICA E SISTEMAS DE ARMAS
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Banca Examinadora

LUCIANO LUPORINI MENEGALDO
DOCENTE - COLABORADOR
Não
Nome Categoria
ALAIR PEDRO RIBEIRO DE SOUZA E SILVA Participante Externo
JORGE AUDRIN MORGADO DE GOIS Participante Externo
PAULO FERNANDO FERREIRA ROSA Docente - PERMANENTE
TRAJANO ALENCAR DE ARAUJO COSTA Participante Externo
MAURO SPERANZA NETO Participante Externo

Vínculo

Servidor Público
Empresa Pública ou Estatal
Pesquisa
Sim