Projeto e controle de sistema aero pêndulo balanceado

O presente trabalho consiste no desenvolvimento e construção de um sistema de aero pêndulo balanceado, que apresenta um grau de liberdade. Os sistemas que envolvem a mecânica de pêndulo são bastante presentes no cenário de engenharia de controle atualmente, gerando um ótimo objeto de estudo. No caso deste trabalho, a variável controlada é o ângulo de inclinação da haste em relação à horizontal. Esta posição é verificada através de um encoder rotacional acoplado à haste, que retorna um valor de tensão analógico para que o sistema embarcado possa realizar as intervenções necessárias, conforme leitura e configuração. O sistema embarcado unifica todas as ações de controle, se comunicando com o sistema supervisório para compartilhar as informações, que são expostas na tela do aplicativo. Através do sistema supervisório, o usuário pode ajustar os parâmetros de sintonia do controlador PID manual, bem como ativar o método de sintonia automática para que o microcontrolador possa realizar a aquisição dos dados que apontarão os parâmetros ótimos de controle, de acordo com a agressividade de controle desejada. Ao final do trabalho, é verificada a resposta da planta utilizando os parâmetros de sintonia automática. A sintonia automática se mostrou eficaz, nos três modos: para suave, resposta lenta e pouco sobressinal; para padrão, resposta ótima e pouco sobressinal; para agressivo, resposta rápida, porém com elevado sobressinal e tempo de acomodação, apresentando certa instabilidade. A entrada ao degrau se manteve estável em qualquer condição de configuração do controlador PID, enquanto a resposta às entradas de onda quadrada e senoidal apresentaram desempenho satisfatório, dependendo da frequência do sinal de referência. Quanto maior a frequência do sinal de referência, maior a dificuldade da planta de seguir o mesmo.