Bolsista: Gustavo Henrique Jasper
Orientador: Alejandro Rafael Garcia Ramirez, Dr
PROJETO DE UMA BANCADA DIDÁTICA PARA AS
DISCIPLINAS DE CONTROLE E ROBÓTICA
DOS CURSOS DAS ENGENHARIAS
CONIC - SEMESP
14º Congresso Nacional de Iniciação Científica
São Paulo - SP, 28 a 29 de novembro de 2014
Contextualização
Problema:
Como aproximar o aluno à atividade industrial com a
finalidade de se obter uma melhor relação entre
teoria e prática e um estimulo ao aprendizado?
Solução proposta:
Desenvolvimento de uma bancada didática para
realização de atividades de práticas dos cursos das
Engenharias da Univali.
Sumário
Introdução
o Controle de sistemas
Referencial teórico
o Controle PID
o Softwares SCADA
o Arduino
Metodologia
o Plataforma desenvolvida
Desenvolvimento
o Hardware
o Firmware
o Software Supervisor
Resultados
o Experiências de controle
Trabalhos Futuros
Conclusões
Controle de sistemas
Definição: Subsistemas e processos construídos
com o objetivo de obter uma saída desejada com um
desempenho desejado para uma entrada específica.
Importância:
Propicia desempenho ótimo de sistemas
Melhoria de qualidade
Redução de custos
Aumento de produtividade
Automação de atividades
Controle de sistemas
Exemplos de aplicações:
Navegação de veículos
Nível de líquido em um
tanque
Sistemas robóticos
Temperatura em
ambientes
Controle PID
Simples e eficiente
Técnica de controle mais utilizada na indústria
Permite o ajuste dos parâmetros durante o
funcionamento
Permite o controle de sistemas cujo modelo
matemático é desconhecido.
Serve como base para técnicas modernas
Necessita ajuste dos parâmetros
Controle PID
Software Supervisor - SCADA
Supervisory control and data acquisition;
Demonstra o comportamento de um processo,
através de figuras, gráficos e indicadores.
Possibilita:
Interface com o operador
Armazenar histórico
Analisar dados em tempo real
Arduino
Plataforma de
prototipagem
eletrônica
Hardware e
software
Open-Source
Facilidade no
projeto
Arduino
Plataforma desenvolvida
Integração hardware-software
para controle e supervisão de
rotação de um motor CC.
Componentes:
Hardware para aquisição de
dados
Interface de potência
Firmware
Software Supervisor
Ajuste dos parâmetros PID
Hardware
Opto-acoplador – TIL 111
Ponte H - L298
Firmware
attachInterrupt(0, countRevolutions, FALLING);
void loop() {
If ( Serial.available() > 0) {
analogWrite(pwm, Serial.parseInt()
resetFrequency();
}
if (millis()-lastmillis>100){
resetFrequency();
}else{
If (millis()-lastmillis==100){
detachInterrupt(0);
frequency &= 0b111111111111100;
Serial.println ((int)frequency);
resetFrequency();
}
}
}
void countRevolutions(){
frequency++;
}
void resetFrequency(){
detachInterrupt(0);
frequency = 0;
lastmillis = millis();
attachInterrupt(0, countRevolutions, FALLING);
}
Software Supervisor
Desenvolvido na plataforma Labview™ em conjunto
com o plugin PID and Fuzzy Logic Toolkit.
Requisitos funcionais:
Apresentar gráficos em tempo real para o valor da
referência, variável de processo e saída do controle.
Permitir ao usuário alterar os parâmetros do
controlador PID
Efetuar cálculo de controle e enviar a saída à placa
Arduino.
Software Supervisor
Programação através de diagrama de blocos:
Software Supervisor
Definição do setpoint (referência):
Software Supervisor
Interface com o usuário:
Experiências de controle
Parâmetros ajustados experimentalmente:
Experiências de controle
Parcela integral acima dos parâmetros ajustados:
Experiências de controle
Parcela proporcional acima dos parâmetros ajustados:
Experiências de controle
Resposta à aplicação de carga:
Trabalhos Futuros
Desenvolvimento de estratégia de resposta mais
rápida para leitura da rotação do motor o Redução do tempo de resposta de 100ms para
20ms
o Redução do ruído
Viabilização do estudo da parcela derivativa,
dependente de um baixo nível de ruído e um tempo
de resposta menor do que o atingido no atual projeto.
Desenvolvimento de rotina de ajuste automático dos
ganhos do controlador PID.
Conclusões
Como consequência desse projeto haverá um salto
qualitativo e quantitativo no conhecimento que é
transmitido nas disciplinas Sistemas de controle e
Robótica que não dispõem de uma ferramenta similar à
proposta neste trabalho.
Inicio das atividades práticas no semestre atual
(2014-2).
Apoio
O desenvolvimento do projeto contou com
financiamento do edital PIBITI 2013.
