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Desenvolvimento de um conjunto didático para o ensino da disciplina de controle baseado no sistema pêndulo-hélice

PID controls are widely used in many applications in modern Engineering, making it a system of importance for those that aim to develop projects on the electronic and applied automation areas. The discipline of Control Systems, in some cases, may not offer support for the visualization of the real s...

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Autor principal:	Vasconcelos, Wilton Fukumoto de
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Sistemas de controle digital Controladores PID Engenharia - Estudo e ensino Digital control systems PID controllers Engineering - Study and teaching CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25502
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id	riut-1-25502
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spelling	riut-1-255022021-07-07T06:03:58Z Desenvolvimento de um conjunto didático para o ensino da disciplina de controle baseado no sistema pêndulo-hélice Development of a didactic module for the didactic set of control discipline based on the pendulum-propeller system Vasconcelos, Wilton Fukumoto de Coca Salazar, Andrés Eduardo Filippini, Gerson Dias, Lívia Mendonça Dietrich, José Dolores Vergara Coca Salazar, Andrés Eduardo Sistemas de controle digital Controladores PID Engenharia - Estudo e ensino Digital control systems PID controllers Engineering - Study and teaching CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO PID controls are widely used in many applications in modern Engineering, making it a system of importance for those that aim to develop projects on the electronic and applied automation areas. The discipline of Control Systems, in some cases, may not offer support for the visualization of the real system, that is, what is actually happening in practice. This might influence the learning process, making it uninteresting to the student, since they may not note the particularities of each control system and their various application possibilities. Thus, the necessity of developing low-cost and easy handling didactic modules arises, which may help in the assimilation of theoretical content through practice in a way that is clear and objective. The aim of this paper was to develop a didactic module to be integrated in the didactic set for control teaching, especially for the discipline of campus control, now composed of the modules Ball and Bar (Camargo,2018) and Eolic Levitation (Madeiros, 2019). The project is composed by a pendulum-propeller system, whose objective is to keep the reference position of the pendulum through the speed of the propeller rotation. The digital control algorithm PID was implemented in a microcontroller. The project presents software support, in which the user can experience the different control methods. After completing the project, tests were performed, based on the variation of the controller parameters to verify the best response speed that the controlled system obtained in relation to the uncontrolled system, as well as an improvement in the undesirable characteristics of the system response. The developed tool was also exposed to students of the university to test its usability and acceptance in order to prove its didactic effectiveness in teaching control systems. In this way, satisfactory technical and didactic results were achieved for the use of this tool, so that the teacher may be able to offer the student the opportunity to observe how the system behaves, providing him with a better understanding of the theory and stimulating his learning. Os controladores PID são amplamente utilizados em diversas aplicações da engenharia moderna, tornando-se um tema de suma relevância para aqueles que almejam desenvolver projetos na área da eletrônica e automação aplicada. A disciplina de Sistemas de Controle, em alguns casos, pode não oferecer um suporte para a visualização do sistema real, ou seja, de fato o que está acontecendo na prática com o sistema, isto pode influenciar o processo de aprendizagem, tornando-o desinteressante para o aluno, visto que o mesmo não perceberia as particularidades de cada sistema de controle e suas inúmeras possibilidades de aplicações. Surge então, a necessidade do desenvolvimento de módulos didáticos de baixo custo e de fácil manuseio, que possam auxiliar no processo de assimilação do conteúdo teórico através da prática de uma forma clara e objetiva. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um módulo didático para ser integrado ao conjunto didático para o ensino de controle, desenvolvido especialmente para as disciplinas de controle do campus, o qual até agora era composto apenas pelos módulos Bola e Barra (Camargo, 2018) e Levitação Eólica (Madeiros, 2019) . O projeto é composto por um sistema pêndulo-hélice, cujo objetivo é manter a posição de referência do pêndulo mediante a velocidade de rotação da hélice. O algoritmo de controle digital PID foi implementado em um microcontrolador. O projeto apresenta suporte via software, onde o usuário pode experenciar diferentes métodos de controle. Após a finalização do projeto, foram realizados testes, com base na variação dos parâmetros do controlador para verificar a melhor velocidade de resposta que o sistema controlado obteve em relação ao sistema não controlado, bem como uma melhoria nas características indesejáveis da resposta do sistema. A ferramenta desenvolvida também foi exposta aos alunos do campus para testar a sua usabilidade e aceitação de modo a comprovar a sua eficácia didática no ensino de sistemas de controle. Desta forma, atingiu-se resultados técnicos e didáticos satisfatórios para o uso desta ferramenta, de modo que o professor poderá ser capaz de oferecer ao aluno a oportunidade de observar como o sistema se comporta, lhe proporcionando uma melhor compreensão da teoria e estimulando o seu aprendizado. 2021-07-06T20:34:33Z 2021-07-06T20:34:33Z 2020-02-10 bachelorThesis VASCONCELOS, Wilton Fukumoto de. Desenvolvimento de um conjunto didático para o ensino da disciplina de controle baseado no sistema pêndulo-hélice. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25502 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Toledo Brasil Engenharia Eletrônica UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	PID controls are widely used in many applications in modern Engineering, making it a system of importance for those that aim to develop projects on the electronic and applied automation areas. The discipline of Control Systems, in some cases, may not offer support for the visualization of the real system, that is, what is actually happening in practice. This might influence the learning process, making it uninteresting to the student, since they may not note the particularities of each control system and their various application possibilities. Thus, the necessity of developing low-cost and easy handling didactic modules arises, which may help in the assimilation of theoretical content through practice in a way that is clear and objective. The aim of this paper was to develop a didactic module to be integrated in the didactic set for control teaching, especially for the discipline of campus control, now composed of the modules Ball and Bar (Camargo,2018) and Eolic Levitation (Madeiros, 2019). The project is composed by a pendulum-propeller system, whose objective is to keep the reference position of the pendulum through the speed of the propeller rotation. The digital control algorithm PID was implemented in a microcontroller. The project presents software support, in which the user can experience the different control methods. After completing the project, tests were performed, based on the variation of the controller parameters to verify the best response speed that the controlled system obtained in relation to the uncontrolled system, as well as an improvement in the undesirable characteristics of the system response. The developed tool was also exposed to students of the university to test its usability and acceptance in order to prove its didactic effectiveness in teaching control systems. In this way, satisfactory technical and didactic results were achieved for the use of this tool, so that the teacher may be able to offer the student the opportunity to observe how the system behaves, providing him with a better understanding of the theory and stimulating his learning.
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Desenvolvimento de um conjunto didático para o ensino da disciplina de controle baseado no sistema pêndulo-hélice

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