Registro fonte: Desenvolvimento de uma ferramenta didática para o ensino de controle baseada no sistema de pêndulo invertido sobre barra deslizante

Desenvolvimento de uma ferramenta didática para o ensino de controle baseada no sistema de pêndulo invertido sobre barra deslizante

The inverted pendulum is directly linked to the study of control systems, as it involves several practical and theoretical concepts and can be used as a good didactic tool in engineering classes. However, students may not always visualize these concepts in a practical way through these types of syst...

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Autor principal:	Calliari, Thiago Bernhard
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Engenharia - Estudo e ensino Microcontroladores Sistemas de controle digital Engineering - Study and teaching Microcontrollers Digital control systems CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25532
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id	riut-1-25532
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spelling	riut-1-255322021-07-09T06:03:58Z Desenvolvimento de uma ferramenta didática para o ensino de controle baseada no sistema de pêndulo invertido sobre barra deslizante Development of an didactic educational tool based on the inverted pendulum system on a sliding cart for control theory teaching Calliari, Thiago Bernhard Coca Salazar, Andrés Eduardo Filippini, Gerson Jeronymo, Daniel Cavalcanti Oliveira, Alberto Vinicius de Coca Salazar, Andrés Eduardo Engenharia - Estudo e ensino Microcontroladores Sistemas de controle digital Engineering - Study and teaching Microcontrollers Digital control systems CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO The inverted pendulum is directly linked to the study of control systems, as it involves several practical and theoretical concepts and can be used as a good didactic tool in engineering classes. However, students may not always visualize these concepts in a practical way through these types of systems, sometimes creating a lack of motivation in the study of the topic. Thus, its application in a didactic module seeks to improve the involvement between theory and practice for both students and teachers, serving as a stimulus to capture the attention of students so that they care more about the classes, bringing benefits to didactics for the subjects applied. Therefore, there are currently two educational modules in operation: the Camargo ball and bar system (2018), and the Medeiros wind levitation system (2019), both based on digital control. In this scenario, it was implemented the inverted pendulum system on a one-dimensional movable platform in a sliding bar, to stabilize it in a fully erect position, aiming at easy handling, reduced cost and good didactics. Such system has a digital PID controller (proportional integral derivative) implemented in Arduino and a software interface, which present concepts in a guided way, as well as allowing the configuration of parameters. The prototype performed satisfactorily after the addition of the empirically tuned digital PID which furthermore managed to correct the position of the auction to keep it balanced, even in the presence of external disturbances. The software has an intuitive and easy to use interface, where you can monitor the pendulum's behavior in real time. O pêndulo invertido está diretamente ligado ao estudo de sistemas de controle, pois envolve diversos conceitos práticos e teóricos, podendo ser utilizado como uma boa ferramenta didática nos cursos de engenharia. No entanto, nem sempre os alunos podem visualizar de forma prática esses conceitos através deste tipo de sistemas, gerando, algumas vezes, falta de motivação no estudo dos conteúdos. Desta forma, a sua aplicação em um módulo didático busca melhorar o envolvimento entre teoria e prática tanto para alunos quanto para professores, servindo como um estímulo para captar a atenção de alunos para que estes tenham interesse em aulas, trazendo benefícios à didática para as disciplinas aplicadas. Por isso, atualmente existem dois módulos didáticos em funcionamento: o sistema bola e barra de Camargo (2018), e o sistema de levitação eólica de Medeiros (2019), ambos baseados em controle digital. Neste cenário, foi implementado o sistema pêndulo invertido sobre uma plataforma móvel de movimento unidimensional em uma barra deslizante, para estabilizá-lo em uma posição totalmente ereta, visando fácil manuseio, custo reduzido e boa didática. Tal sistema, conta com um controlador PID digital (proporcional-integral derivativo) implementado em Arduino e uma interface de software, a qual apresenta conceitos de maneira guiada, além de permitir a configuração de parâmetros. O protótipo apresentou desempenho satisfatório após a adição do PID digital sintonizado empiricamente o qual ademais, conseguindo corrigir a posição do mesmo para se manter equilibrado mesmo diante de perturbações externas. O software possui interface intuitiva e de fácil utilização, onde pode-se acompanhar o comportamento do pêndulo em tempo real. 2021-07-08T19:05:31Z 2021-07-08T19:05:31Z 2020-02-10 bachelorThesis CALLIARI, Thiago Bernhard. Desenvolvimento de uma ferramenta didática para o ensino de controle baseada no sistema de pêndulo invertido sobre barra deslizante. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25532 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Toledo Brasil Engenharia Eletrônica UTFPR
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description	The inverted pendulum is directly linked to the study of control systems, as it involves several practical and theoretical concepts and can be used as a good didactic tool in engineering classes. However, students may not always visualize these concepts in a practical way through these types of systems, sometimes creating a lack of motivation in the study of the topic. Thus, its application in a didactic module seeks to improve the involvement between theory and practice for both students and teachers, serving as a stimulus to capture the attention of students so that they care more about the classes, bringing benefits to didactics for the subjects applied. Therefore, there are currently two educational modules in operation: the Camargo ball and bar system (2018), and the Medeiros wind levitation system (2019), both based on digital control. In this scenario, it was implemented the inverted pendulum system on a one-dimensional movable platform in a sliding bar, to stabilize it in a fully erect position, aiming at easy handling, reduced cost and good didactics. Such system has a digital PID controller (proportional integral derivative) implemented in Arduino and a software interface, which present concepts in a guided way, as well as allowing the configuration of parameters. The prototype performed satisfactorily after the addition of the empirically tuned digital PID which furthermore managed to correct the position of the auction to keep it balanced, even in the presence of external disturbances. The software has an intuitive and easy to use interface, where you can monitor the pendulum's behavior in real time.
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