Projeto e desenvolvimento de uma plataforma Ball and Plate para o estudo de sistemas de controle

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma plataforma ball and plate de dois graus de liberdade aplicada ao ensino de sistemas de controle. A plataforma em questão é um problema clássico de teoria de controle, onde a variável a ser controlada é a posição de uma esfera com livre rolagem sobre um plano inclinado. O elemento sensor da posição da esfera sobre o plano é um touchscreen resistivo de quatro terminais. Os atuadores que realizam a movimentação da plataforma são dois servomotores. Um sistema de controle embarcado realiza a interface entre os dispositivos de hardware e o sistema supervisório. A topologia de controle aplicada é a de um controlador PID discreto com possibilidade de sintonia automática para resposta agressiva, intermediária ou suave. Através do sistema supervisório, o usuário pode definir os parâmetros de controle e aplicar diferentes entradas de referência, além de verificar a resposta do sistema em gráficos atualizados em tempo real. Neste trabalho é detalhada toda a modelagem física e matemática do equipamento, bem como os procedimentos de projeto e construção. Por fim, são analisados os resultados obtidos através da verificação da resposta real do sistema em comparação com a simulação do modelo matemático para diferentes condições de operação.