RESUMO
Atualmente, os cursos de engenharia possuem grande carga horária dedicada a estudos teóricos e, com base na aquisiçao destes conteúdos, um período muito curto do curso é dedicado ao reconhecimento prático e a aplicaçöes dos conceitos investigados. Neste sentido, uma das metodologías para o ensino que introduz a contextualizaçao prática ao estudante consiste na utilizaçao de ferramentas didáticas para a realizaçao de experimentos, tais como bancadas e equipamentos, os quais se tornam elementos chaves no processo de ensino-aprendizagem. Esta metodologia se aplica, principalmente, aos conteúdos relacionados a controle de processos, como por exemplo em sistemas dinámicos, nao lineares, com perturbaçöes, presentes em cursos de engenharia que envolvem controle e automaçao. Dada a que automaçao. importáncia das ferramentas didáticas para compreender os conteúdos abordados de maneira teórica, este artigo relata o desenvolvimento de duas ferramentas didáticas para complementar o estudo teórico de sistemas de controle, a saber: um aeropéndulo e um péndulo Furuta. Em geral, os sistemas de péndulo invertido apresentam desafios tanto na etapa de modelagem quanto no projeto de controladores. Deste modo, os péndulos apresentados neste artigo sao ferramentas importantes para o ensino de conteúdos relacionados ao controle de sistemas. Uma vez que os protótipos dos sistemas propostos sejam validados por meio de experimentos de controle, os mesmos serao utilizados como ferramentas didáticas em componentes curriculares em cursos de engenharia como, por exemplo, em disciplinas de: sistemas de controle, sistemas realimentados, controle multivariável e controle nao linear.
PALAVRAS-CHAVE: Ferramenta Didática, Metodologia Alternativa em Engenharia, Aeropéndulo, Péndulo Furuta.
ABSTRACT
Nowadays, engineering courses spend a lot of time on theoretical studies. From these contents, the rest of the time aims to practical issues and applications of the investigated concepts. In this way, one of the teaching methodologies that introduces a practical contextualization to the students consists of using didactical tools for conducting experiments, such as benches and equipment, which are key elements in the teaching-learning process. This approach is mainly applied to content related to process control, such as dynamic systems, nonlinear systems, and systems with disturbances, which are presented in engineering courses that encompass control and automation. Due to the importance of the didactical tools for understanding contents formerly approached theoretically, this paper presents the development of two didactical tools to complement the control system studying: an aeropendulum and a Furuta pendulum. In general, inverted pendulum systems offer challenges in the modeling and control design steps. Thus, the pendulums presented in this article are important tools for teaching content related to control systems. Once the prototypes of the proposed systems are validated through control experiments, they will be used as teaching tools in curriculum components in engineering courses, for example, in disciplines of control systems, feedback systems, multivariable control, and nonlinear control.
KEYWORDS: Didactical Tool, Alternative Methodology in Engineering, Aeropendulum, Furuta Pendulum.
1INTRODUÇAO
Os cursos de engenharia de controle e automaçao integram conhecimentos de áreas: eletrônica, elétrica, mecánica, para a formaçao de profissionais. De forma geral, os estudos que envolvem disciplinas de sistemas elétricos, mecânicos e informatizados contemplam a base multidisciplinar de conhecimentos neste itinerário formativo, como apontado por Lopes et al. (2018). Durante o curso, uma parcela significativa da carga horária é dedicada ao estudo de sistemas de controle, o qual consiste na compreensao de leis e teoremas matemáticos capazes de reproduzir e controlar dinámicas que representam sistemas físicos reais (OGATA, 2010).
Embora seja imprescindível a utilizaçao de análises matemáticas e de simulaçöes, as técnicas para implementar as leis de controle nao preveem a aplicaçao destes conceitos a sistemas didáticos reais. Neste trabalho, entende-se como sistemas didáticos reais aqueles que sao inspirados no contexto industrial (ou outro ambiente que o profissional possa atuar), porém em escalas laboratoriais. Neste sentido, metodologias alternativas de ensino que envolvam a aplicaçao prática dos conteúdos estudados (aulas práticas em laboratorios), tais como em bancadas didáticas e prototipos reais, sao opçöes válidas para a aprendizagem significativa dos estudantes (BALCHEN, HANDLYKKEN & TYSSO, 1981).
Segundo Lunetta (1991), as aulas práticas podem ajudar no desenvolvimento ou fixaçao de conceitos científicos, além de permitir que os estudantes aprendam como abordar objetivamente na observaçao da dinámica de um prototipo e como desenvolver soluçöes para problemas complexos. Além disso, as aulas práticas permitem que o professor/tutor possa abordar um determinado conteúdo sob diferentes perspectivas. Os sistemas dinámicos, por exemplo, podem ser explorados a partir do ponto de vista da matemática, da física, da mecánica, além de outros conceitos específicos (inserçao de incerteza em parámetros, sinais ruidosos etc.). Ainda nessa perspectiva, todos as abordagens mencionadas podem ser juntamente exploradas em uma observaçao de um sistema real, mesmo que em escalas de laboratorio (CAMPO, 2007; LEVA, 2003). De acordo com Pekelman & Mello (2004), para que isso seja possível, as instituiçöes de ensino devem proporcionar aos académicos a oportunidade de interagir com tais ferramentas didáticas.
De forma específica, o uso de bancadas didáticas experimentais constitui-se como um relevante recurso a ser utilizado nos processos de ensino aprendizagem das áreas técnicas e de Engenharia, sobretudo por promover uma articulaçao entre os conhecimentos teóricos adquiridos e a prática profissional associada aos diversos cursos de formaçao (PADULA & VISIOLI, 2013).
De acordo com Klassner & Anderson (2003), as bancadas didáticas propiciam aos alunos a ilustraçao de conceitos importantes, facilitando a compreensao dos modelos matemáticos necessários para a análise dos sistemas. Com isso, almeja-se maior eficiéncia no processo de aprendizado. A possibilidade de aplicar conceitos abstratos em meios concretos, tais como sistemas mecánicos e códigos de programaçao para a soluçao de problemas vistos em sala de aula, promove um aumento na motivaçao dos estudantes.
Segundo Amorim et al. (2006), as bancadas experimentais sao dispositivos usados didaticamente para avaliar conceitos e validar modelos teóricos. O uso desses equipamentos, simulando a operaçao de sistemas reais, é também um método amplamente conhecido e extensivamente usado para o desenvolvimento de projetos em geral.
Constata-se, na literatura da área, que a utilizaçao de equipamentos/bancadas didáticas, particularmente no ensino de conteúdos relacionados ao controle de sistemas, tem sido foco de diversas metodologias pedagógicas. Lara et al. (2018) relatam, por exemplo, o desenvolvimento de uma planta didática flexível composta por módulos eletrônicos que podem ser combinados para simular plantas com diferentes funçöes de transferencia. Gao et al. (2015) estudaram a construçao de tres protótipos de sistema bola-viga para serem usados por alunos de graduaçao no estudo de controladores Proporcional-Integral-Derivativo (PID) e na compreensâo/implementaçâo de programaçao de microcontroladores. Silveira et al. (2018) desenvolveram uma bancada de controle de temperatura utilizando um módulo termoelétrico de efeito Peltier.
Em especial, os sistemas didáticos classificados como péndulo invertido sao exemplos comuns em livros didáticos sobre teoria de controle, por apresentarem uma dinámica nao linear e ponto de equilibrio instável (OGATA, 2010). Nestas situaçöes, tais sistemas sao considerados como plataformas de base conceitual para a aplicaçao e comparaçao de desempenho de diversas estratégias de controle (BOUBAKER, 2013). Entretanto, a maioria dos livros que abordam estes sistemas enfatizam apenas os aspectos de modelagem matemática e, conforme avançam no tema, apresentam possíveis projetos de controladores a serem aplicados ao modelo computacional do péndulo, em simulaçao. Isso quer dizer que nao é comum a publicaçao de trabalhos que apresentem um roteiro ou indicaçöes de métodos para a prototipaçao destes sistemas em laboratório, o que ajudaria os estudantes a observarem aspectos da modelagem que nao ocorrem em simulaçöes, tais como a dinámica de atrito, perturbaçöes inesperadas e sinais ruidosos.
Com base nas motivaçöes apresentadas, neste trabalho sao descritos os principais aspectos de construçao de dois sistemas de péndulo invertido, a serem utilizados por estudantes do curso de Engenharia de Controle e Automaçao, do Instituto Federal do Paraná (IFPR) - Jacarezinho - PR. O primeiro consiste em um aeropéndulo, enquanto o segundo é um péndulo invertido rotacional, também conhecido na literatura como péndulo Furuta. Juntamente ao descritivo de construçao, um outro objetivo deste artigo consiste em apresentar as principais perspectivas de utilizaçao destes sistemas ao longo dos componentes curriculares que englobam seus respectivos estudos. É importante salientar que as dimensóes dos péndulos desenvolvidos neste trabalho sao apenas referéncias, que podem servir como base para outras construçöes destes tipos de sistemas, porém a proposta de metodologia construtiva pode ser generalizada.
As próximas seçöes sao organizadas da seguinte forma: na Seçao 2 sao apresentados os aspectos gerais acerca da construçao dos dois sistemas de péndulo invertido propostos neste trabalho; na Seçao 3 sao apresentadas as perspectivas para o uso dos sistemas desenvolvidos no processo de ensino-aprendizagem de conteúdos relacionados a controle de sistemas dinámicos; as principais conclusôes e expectativas para a continuidade do trabalho sao apresentadas na Seçao 4.
2DESENVOLVIMENTO DOS PROTOTIPOS
Nesta seçao sao apresentados os aspectos gerais de construçao do aeropendulo (Seçao 2.1) e do péndulo Furuta (Seçao 2.2).
2.1 SISTEMA DE AEROPENDULO
O primeiro prototipo produzido, aeropendulo, é um sistema composto por uma haste acoplada a um eixo rotacional, em cuja extremidade há dois conjuntos de motores do tipo brushless e hélices em contraposiçao. Na Figura 1 (a), é apresentada a modelagem em trés dimensÐes (3D) deste equipamento, desenvolvida a partir de um software de projetos, enquanto sua respectiva vista explodida é apresentada na Figura 1 (b). Os principais componentes e parámetros de dimensionamento do aeropendulo sao apresentados na Tabela 1.
O elemento atuador deste sistema consiste nos dois motores brushless com suas respectivas hélices. A atuaçao dos motores, permite que sejam geradas as forças de empuxo nas hélices para que a haste gire livremente em torno do seu eixo de acoplamento (GHANBARI et al., 2018; GÜLTEKIN & TAŞCIOĞLU, 2011).
Partindo do projeto ilustrado nas Figuras 1 (a) e (b), a confecçao do sistema de aeropendulo resultou no prototipo apresentado na Figura 2, o qual servirá como ferramenta de ensino para o desenvolvimento de modelos matemáticos e para a aplicaçao de técnicas de controle a partir de um sistema real, incluindo suas incertezas de mediçao e aquisiçao de dados. Os detalhes de utilizaçao deste sistema serao apresentados e discutidos na Seçao 3.
2.2 SISTEMA DE PENDULO FURUTA
O segundo prototipo produzido é conhecido na literatura como pendulo Furuta, o qual é composto por um motor elétrico de corrente continua, acoplado a um braço que rotaciona ao longo do eixo horizontal, e um pendulo (haste) na outra extremidade deste braço (CAZZOLATO & PRIME, 2011; PIVOVAR et al., 2020). A modelagem em tres dimensôes deste sistema é apresentada na Figura 3 (a), seguido de sua vista explodida, na Figura 3 (b). Conforme o eixo do motor é rotacionado (Figura 3(a)), o pendulo é impulsionado ao longo do eixo vertical. Os principais componentes e parámetros de dimensionamento do pendulo Furuta sao apresentados na Tabela 2.
O elemento atuador deste sistema é o motor DC, cujo acionamento é dado por um sinal de tensao variando de -12V a 12V. O sinal da posiçao da haste é adquirido por meio de um potenciómetro, acoplado em sua base, enquanto o sinal da posiçao do braço é obtido por um encoder, instalado por um sistema de polias e correia na base do motor.
A partir do projeto ilustrado nas Figuras 3 (a) e (b), a confecçao do sistema de pendulo Furuta resultou no prototipo apresentado na Figura 4 e que, de forma semelhante ao aeropendulo (Seçao 2.1), também servirá como ferramenta de ensino para o desenvolvimento de modelos matemáticos e para a aplicaçao de técnicas de controle, partindo das especificaçöes do prototipo real. Assim como para o aeropéndulo, os principais detalhes acerca de sua utilizaçao serao apresentados na Seçao 3.
3PERSPECTIVAS DE ENSINO COM OS PROTÓTIPOS DESENVOLVIDOS
As perspectivas de ensino com os prototipos desenvolvidos partem de seus objetivos de controle, ou seja, em ambos os sistemas, deseja-se estabilizar a posiçao da haste (péndulo) na posiçao vertical, de forma invertida. Deste princípio, diversas sao as formas de explorar o problema de controle proporcionado pelos prototipos, que atingem desde a compreensao de dimensionamento e projetos, geralmente abordado em componentes iniciais do curso (ex: Introduçao a Engenharia de Controle e Automaçao), até estrategias de controle multivariável. Na Figura 5 é apresentado um exemplo da ramificaçao de investigaçöes que os prototipos proporcionam, com seus respectivos e possíveis componentes curriculares associados a Engenharia de Controle e Automaçao (ECA).
Do ponto de vista de sistemas de controle, diversas sao as possibilidades de utilizaçao. Para o aeropendulo, por exemplo, Job & Jose (2015) apresentaram e compararam a implementaçao de um controlador PID, um controlador Linear Quadratic Regulator (LQR) e um controlador PID baseado em LQR. Um controlador PID tradicional e um controlador Fuzzy PID, foi utilizado por Taskin (2017) para o controle de posiçao angular de um aeropendulo. Habib et al. (2013) apresentaram um controlador avanço e atraso, derivado de um controlador proporcional simples, com realimentaçao em malha fechada para controle de posiçao do pendulo, aplicado em um sistema aeropendulo e modelado como um sistema de primeira ordem. Ghanbari et al. (2018) apresentaram um controlador continuo para sistemas de dados amostrados e sugeriram uma funçao custo de otimizaçao para minimizaçao do limite final em um aeropendulo com dupla hélice fixadas lado a lado em uma extremidade da haste. Por fim, compararam os resultados de simulaçao com os resultados experimentais do sistema. Gültekin & Taşcioǧlu (2011) também utilizaram em seu trabalho um sistema aeropendulo com dupla hélice para fins educacionais e mostraram a implementaçao de um controlador PD discreto para o controle de posiçao do péndulo.
Para experimentos com o pendulo Furuta, Rigatos et al. (2017) utilizaram este sistema para testar uma estratégia de controle nao linear com norma Kæ. Wadi et al. (2018) projetaram uma estratégia de controle com modos deslizantes considerando disturbios externos em um pendulo Furuta. Madrid et al. (2017) desenvolveram um controle preditivo para este tipo de sistema, utilizando um modelo linearizado através da série de Taylor, o que permitiu considerar as restriçöes do equipamento no cálculo do sinal de controle. Pivovar et al. (2020) apresentaram a aplicaçao de um controle seguidor por realimentaçao de estados e a modelagem linear deste sistema.
Com base nas técnicas de controle avançadas apresentadas, é de fundamental importancia que o estudante compreenda o funcionamento base destes sistemas, do ponto de vista das teorias de controle, descrito conforme segue.
Inicialmente, o aeropendulo deve ser caracterizado como um sistema multivariável, de duas entradas e uma saida. Os dois atuadores (motores) representam as mencionadas entradas (variáveis manipuladas: empuxos), enquanto o ángulo de inclinaçao da haste consiste na saida do sistema (variável controlada: posiçao angular). Neste sentido, o estudante deve ter como objetivo projetar um controlador tal que, a partir de um ángulo desejado de inclinaçao (entrada desejada), e da medida da posiçao angular da haste, obtida pelo potenciómetro, admite-se como entrada a diferença destes sinais (erro) e calcule açöes de controle, a serem aplicadas a cada um dos motores, a fim de minimizar o erro calculado. Na Figura 6, é apresentado um diagrama de blocos do sistema aeropendulo em malha fechada com um controlador, a ser projetado pelo estudante.
De forma similar ao aeropendulo, o péndulo Furuta também é classificado como um sistema multivariável, porém há apenas uma entrada e duas saídas. O motor DC representa a única entrada (variável manipulada: torque aplicado), enquanto as posiçöes angulares do braço (obtida pelo encoder) e da haste (obtida pelo potenciómetro) sao as respectivas variáveis controladas. Neste sistema, o desafio ao estudante consiste em projetar um controlador que admite como entrada os sinais de erro referente as posiçöes angulares do braço e da haste e, como saída, uma única açao de controle que leve a estabilizaçao da haste na posiçao vertical (invertida) e também da posiçao angular do braço. Na Figura 7, é apresentado um diagrama de blocos do sistema do péndulo Furuta em malha fechada com um controlador, a ser projetado pelo estudante.
Dadas as perspectivas metodológicas de ensino apresentadas nesta seçao, observa-se que os protótipos desenvolvidos sao opçöes válidas para atividades práticas de sistemas de controle, além de abordagens multidisciplinares.
4CONSIDERAÇOES FINAIS
Neste artigo foi apresentado o desenvolvimento de dois protótipos de sistemas de péndulo invertido, um aeropendulo e um péndulo de Furuta. O desenvolvimento de ambos os protótipos parte da premissa de que estudantes de Engenharia de Controle e Automaçao e áreas afins necessitam ter contato com metodologias alternativas que aplicam conhecimentos teóricos em situaçöes práticas, mesmo que em escalas laboratoriais. O propósito dessa abordagem é propiciar a observaçao de simulaçöes em situaçöes reais, como sinais ruidosos, influencias externas, perturbaçöes, entre outras.
Como apresentado ao longo do trabalho, os sistemas de péndulo invertido demonstram ser multidisciplinares, ou seja, além da utilizaçao dos protótipos em componentes curriculares específicos de controle de processos, também podem ser considerados em componentes correlatos, por exemplo: na eletrónica, os estudantes podem projetar condicionadores de sinais; na física, evidenciam-se o movimento rotacional e o empuxo; na introduçao a engenharia, os conceitos introdutórios de projeto e dimensionamento podem ser abordados.
Em trabalhos futuros, pretende-se elaborar um guia de experimentos de sistemas de controle que contemplem a utilizaçao dos protótipos apresentados neste artigo e, juntamente com docentes de outras áreas, um guia que proporcione investigaçöes nos componentes correlatos.
Submetido 05/06/2020 - Aceito 02/09/2021
COMO CITAR ESTE ARTIGO:
BREGANON, R., ALVES, U. N. L. T., RIBEIRO, F. S. F., BARBARA, G. V., ALMEIDA, J. P. L. S., PIVOVAR, L. E., MONTEZUMA, M. A. F., MENDONÇA, M. (2021) Desenvolvimento de Sistemas de Pendulos Invertidos como Ferramentas Didáticas em Cursos de Engenharia de Controle e Automaçao. Holos. 37(5), 1-12.
SOBRE OS AUTORES
R. BREGANON
Possui Graduaçao em Tecnología Mecánica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2006), Graduaçao em Engenharia de Produçao pela Faculdade Estácio de Sá de Ourinhos - FAESO (2019), Especializaçao em Automaçao e Controle de Processos Industriais pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2007), Especializaçao em Docencia da Educaçao Profissional, Técnica e Tecnológica pelo Instituto Federal do Paraná - IFPR (2016), MBA em Gestao Pública pela Universidade Pitágoras Unopar - UNOPAR (2020), Especializaçao em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2020), Mestrado em Engenharia Mecánica (2009) e Doutorado em Engenharia Mecánica com área de concentraçao em Aeronaves pela Escola de Engenharia de Sao Carlos - Universidade de Sao Paulo - EESC/USP (2014). É Professor Efetivo no eixo de Controle e Processos Industriais do Instituto Federal do Paraná, Campus Jacarezinho desde 2010. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-8203-8699
U. N. L. T. ALVES
Possui graduaçao em Engenharia de Controle e Automaçao pelo Centro de Ensino Superior de Maringá (2011), Formaçao Pedagógica para a Docencia na Educaçao Básica - Matemática pela Faculdade Educacional da Lapa (2019), Mestrado (2014) e Doutorado (2017) em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP campus Ilha Solteira. Atualmente é professor no eixo de Controle e Processos Industriais do Instituto Federal do Paraná - IFPR, campus Jacarezinho. Atua principalmente nos seguintes temas: Controle Robusto, Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs), Controle com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV/MD), Sistemas Nao Lineares Descritos por Modelos Fuzzy Takagi-Sugeno, Controle Sujeito a Restriçöes de Sistemas Lineares e Nao Lineares. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5820-9275
F. S. F. RIBEIRO
Estudante do Programa de Pós-Graduaçäo (Doutorado) em Engenharia Mecánica da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho FEB/UNESP, campus Bauru - SP. Mestrado em Engenharia Mecánica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho FEB/UNESP, campus Bauru - SP (2019). Formado em Engenharia Mecánica pela Universidade Paulista - UNIP, campus Assis - SP (2016). Possui formaçao de Técnico em Mecánica pelo Centro Paula Souza - ETEC Jacinto Ferreira de Sá, Ourinhos - SP. (2011). Atualmente, é servidor público, atuando como Técnico de Laboratório em Mecánica no Instituto Federal do Paraná, campus Jacarezinho - PR. Tem experiencia na área de Engenharia Mecánica, com enfase em processos de fabricaçao, manutençao mecánica e desenho técnico. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-9776-4482
G. V. BARBARA
Possui graduaçao em Engenharia Elétrica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (2018), especializaçao em Engenharia Industrial 4.0 pela Universidade do Norte do Paraná (2020). Atualmente é técnico de laboratório do Instituto Federal do Paraná. Tem experiencia na área de Engenharia Elétrica, com enfase em Engenharia Elétrica. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-9853-5019
J. P. L. S. ALMEIDA
Possui graduaçao em Tecnología em Automaçao Industrial (2011), Mestrado em Engenharia Elétrica (2014), ambos pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Cornélio Procópio, PR (UTFPR-CP) e Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial (2019), pela UTFPR - Campus Curitiba. Atua como docente no Instituto Federal de Educaçao, Ciencia e Tecnologia do Paraná - IFPR, Campus Jacarezinho. Tem experiencia nas áreas de sistemas multirrobô, sistemas inteligentes e sistemas de controle. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6507-8410
L. E. PIVOVAR
Possui graduaçao em Engenharia Mecánica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná(2015), graduaçao em Física pela Universidade Federal do Paraná(2009) e especializaçao em Pós Graduaçao Lato Sensu em Metodologia do Ensino da Física e da Matemática pela Faculdade de Educaçao Sao Luís(2016). Atualmente é Professor Efetivo do Instituto Federal do Paraná. Tem experiencia na área de Engenharia Mecánica, com enfase em Engenharia Mecánica. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-9511-1832
M. A. F. MONTEZUMA
Possui graduaçao em Engenharia Mecánica pela Universidade Federal do Paraná (1992), mestrado em Engenharia Mecánica pela Universidade de Sao Paulo (2003) e doutorado em Engenharia Mecánica com área de concentraçao em aeronaves pela Universidade de Sao Paulo (2010). É professor efetivo da Universidade Tecnológica Federal do Paraná desde 1995. Tem experiencia na área de Engenharia Mecánica, com enfase em Controle de Sistemas Dinámicos de forma experimental, atuando nos seguintes temas: a) Sistemas de Controle Multivariáveis, Plataforma de Stewart, Sistema de Controle Seguidor. b) Identificaçao experimental de Características Inerciais como Momentos Principais de Inercia de Corpos Rígidos Naohomogeneos. c) Sistemas Embarcados utilizando Microcontrolador de 32 bits e DSP. d) Instrumentaçao de Sistemas Mecánicos e Controle em Tempo Real utilizando a técnica hardware-in-the-loop. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-2072-3591
M. MENDONÇA
Possui graduaçao em Engenharia Eletrônica - Universidade de Lins (1993), especializaçao em gerenciamento de sotware IME (instituto Militar de Engenharia-RJ)/FIL (Faculdade de informática de Lins(1995), especializaçao em engenharia de segurança Universidade Tecnológica Federal do Parana - Cámpus Cornélio Procópio (2018). Mestrado em Engenharia Industrial pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2003) e doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (2011). Pós Doutor em Inteligencia Artificial pela Utfpr (2016). Atualmente é professor na area tecnologica na Universidade Tecnológica Federal do Paraná . Tem grande experiencia em pesquisa na área de Engenharia Elétrica, de forma especifica em robotica e controle avançado. Atuando principalmente nos seguintes temas: mapas cognitivos fuzzy, lógica fuzzy, redes neurais artificiais, visao robótica, controle inteligente, navegaçao autónoma e robótica de enxame. E-mail: [email protected]
ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-7203-9241
Editor(a) Responsável: Francinaide de Lima Silva Nascimento
Pareceristas Ad Hoc: FREDERICO FAGUNDES E MARCOS ROBERTO BOMBACINI
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Abstract
In this way, one of the teaching methodologies that introduces a practical contextualization to the students consists of using didactical tools for conducting experiments, such as benches and equipment, which are key elements in the teaching-learning process. Due to the importance of the didactical tools for understanding contents formerly approached theoretically, this paper presents the development of two didactical tools to complement the control system studying: an aeropendulum and a Furuta pendulum. In general, inverted pendulum systems offer challenges in the modeling and control design steps. [...]the pendulums presented in this article are important tools for teaching content related to control systems. Once the prototypes of the proposed systems are validated through control experiments, they will be used as teaching tools in curriculum components in engineering courses, for example, in disciplines of control systems, feedback systems, multivariable control, and nonlinear control.
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1 Instituto Federal do Paraná