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Projeto e implementação de um aparato para estudo e pesquisa em controle com base no sistema bola e barra

The control theory of a Linear Time-Invariant System (LTI systems) consists of modeling the physical systems in mathematical terms, and based on these models elaborate strategies of control so that one or more variables of the system present behavior within the desired standards. In the control syst...

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Autor principal:	Camargo, Claudinei Veríssimo de
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Sistemas de controle digital Sistemas lineares de controle Controladores PID Digital control systems Linear control systems PID controllers CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23875
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spelling	riut-1-238752021-01-19T06:10:41Z Projeto e implementação de um aparato para estudo e pesquisa em controle com base no sistema bola e barra Design and implementation of an apparatus for study and research in control based on the ball and beam system Camargo, Claudinei Veríssimo de Coca Salazar, Andrés Eduardo Vargas, Jaqueline Jeronymo, Daniel Cavalcanti Coca Salazar, Andrés Eduardo Sistemas de controle digital Sistemas lineares de controle Controladores PID Digital control systems Linear control systems PID controllers CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO The control theory of a Linear Time-Invariant System (LTI systems) consists of modeling the physical systems in mathematical terms, and based on these models elaborate strategies of control so that one or more variables of the system present behavior within the desired standards. In the control systems discipline, the teaching-learning process is a challenge for both teachers and students, mainly due to the lack of association with real systems. Therefore, the presence of equipment able to approximate the theory of practice can be of great help for assimilation and solidification of knowledge. Commercial tools can be found for this purpose but may be difficult to access. This work proposes the development of a didactic tool that can be used in the classroom, or in a self-taught way, and thus contributes to the teaching and learning of the discipline of Control Systems. The design consists of the ball and beam system, which is intrinsically unstable and non-linear, and aims to control the positioning of a ball on a bar. The apparatus relies on software where the user, in a guided manner, is introduced to the control theories and at the same time can implement PID controllers for the proposed plant. The project uses the free Arduino hardware platform to implement digital control algorithms. Statistical tests, through MANOVA and ANOVA, allowed to demonstrate the feasibility of using linearization in the system modeling process, as well as the possibility of using the H-Infinity technique in the PID controller design. Finally, it was verified the feasibility of constructing an equipment for study and research in Control Systems. A teoria de Controle de Sistemas Lineares Invariantes no Tempo (SLIT) consiste em modelar os sistemas físicos em termos matemáticos, e com base nestes modelos elaborar estratégias de controle para que uma ou mais variáveis do sistema apresentem comportamento dentro de padrões desejados. Na disciplina de controle o processo de ensino-aprendizagem, é um desafio tanto para professores quanto para alunos, principalmente devido à falta de associação com sistemas reais. Portanto, a presença de equipamentos capazes de aproximar a teoria da prática pode ser de grande ajuda para assimilação e solidificação de conhecimentos. Ferramentas comerciais são encontradas para tal fim, porém podem ser de difícil acesso. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma ferramenta didática que possa ser utilizada em sala de aula, ou de modo autodidata, e assim contribua para o ensino e aprendizagem da disciplina de Controle de Sistemas. O projeto é composto pelo sistema bola e barra, que é intrinsecamente instável e não-linear, e tem como objetivo o controle de posicionamento de uma bola sobre uma barra. O aparato conta com um software onde o usuário, de maneira guiada, é apresentado às teorias de controle e ao mesmo tempo pode implementar controladores PID para a planta proposta. O projeto se vale da plataforma de hardware livre Arduino para implementação de algoritmos de controle digital. Testes estatísticos, através de MANOVA e ANOVA, permitiram demonstrar a viabilidade de utilização de linearização no processo de modelagem do sistema, bem como a possibilidade de emprego da técnica H-Infinity no projeto de controladores PID. Por fim, constatou-se a viabilidade de construção de um equipamento para estudo e pesquisa em Controle de Sistemas. 2021-01-18T12:24:28Z 2021-01-18T12:24:28Z 2018-06-28 bachelorThesis CAMARGO, Claudinei Veríssimo de. Projeto e implementação de um aparato para estudo e pesquisa em controle com base no sistema bola e barra. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23875 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Toledo Brasil Engenharia Eletrônica UTFPR
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description	The control theory of a Linear Time-Invariant System (LTI systems) consists of modeling the physical systems in mathematical terms, and based on these models elaborate strategies of control so that one or more variables of the system present behavior within the desired standards. In the control systems discipline, the teaching-learning process is a challenge for both teachers and students, mainly due to the lack of association with real systems. Therefore, the presence of equipment able to approximate the theory of practice can be of great help for assimilation and solidification of knowledge. Commercial tools can be found for this purpose but may be difficult to access. This work proposes the development of a didactic tool that can be used in the classroom, or in a self-taught way, and thus contributes to the teaching and learning of the discipline of Control Systems. The design consists of the ball and beam system, which is intrinsically unstable and non-linear, and aims to control the positioning of a ball on a bar. The apparatus relies on software where the user, in a guided manner, is introduced to the control theories and at the same time can implement PID controllers for the proposed plant. The project uses the free Arduino hardware platform to implement digital control algorithms. Statistical tests, through MANOVA and ANOVA, allowed to demonstrate the feasibility of using linearization in the system modeling process, as well as the possibility of using the H-Infinity technique in the PID controller design. Finally, it was verified the feasibility of constructing an equipment for study and research in Control Systems.
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Projeto e implementação de um aparato para estudo e pesquisa em controle com base no sistema bola e barra

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