estudo com validação real do controlador proporcional integral e derivativo na plataforma mclab2

Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 1

Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2

Daniel Rodrigues de Sousa 1, Leandro Zanolla 1, Wagner Tanaka Botelho 1, Maria das Graças Bruno Marietto 2 e Renan Morais Furlaneto 2

1 Mestrado em Ciências da Computação – Universidade Federal do ABC (UFABC) 2 Universidade Federal do ABC (UFABC) – Centro de Matemática, Computação e Coginção (CMCC)


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos

Robótica educacional

Uso da plataforma McLab2

Implementação do algoritmo do controlador PID

Testes realizados

Conclusões e trabalhos futuros


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados



Motivação

Preocupação com o ensino de fenômenos físicos,

biológicos e sociais

Dificuldades dos estudantes de aprender

conceitos de matemática, ciências, biologias e

outras disciplinas

Dificuldades dos estudantes e aplicar conceitos

estudados


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados



Contribuições

Explicar a possibilidade de utilizar a plataforma

McLab2 no estudo prático de algoritmos a serem

aplicados na Robótica Móvel


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados



Objetivos

Mostrar o uso da plataforma McLab2 no ensino de

algoritmos de controle, especificamente o

controlador PID

A partir dos resultados obtidos, pode-se

implementar experimentos relacionados ao PID,

possibilitando ao aluno entender os conceitos

antes de aplicar em um robô real


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados




Robótica: um ramo da ciência

multidisciplinar

Dificuldades de entender fenômenos por

trás de um robô

Robótica educacional como ferramenta de

práticas de hardware e software

Uso de ferramentas auxiliares: simuladores,

plataformas didáticas


Exemplos de ferramentas

Lego Mindstorms

RoboDeck


Exemplos de ferramentas

Arduino Robot

V-REP (Virtual Robot

Experimentation Platform)


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados



Plataforma McLab2


PIC18F452 - Características

Capaz de fornecer ou drenar 25mA por

pino

Três interrupções externas

Contadores / Temporizadores de 8 ou 16

bits

Módulo CCP (Capture, Compare, PWM)

Módulo MSSP (SPI e I2C)

Módulo USART (RS-232 e RS-485)

Módulo ADC de 10 bits de resolução

EEPROM de 256 bytes

Memória Flash de 32 kBytes

Memória RAM 1,5 kBytes

Clock 40 MHz

Arquitetura Harvard

Set de instruções RISC


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados



Controlador PID


Esquema de ligação simplificado


Diagrama do controle PID na McLab2


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados



Resposta do controlador PID no ventilador


Agenda

Motivação

Contribuições

Objetivos




Testes realizados




Plataformas como a McLab2 podem ser usados no

ensino de robótica

O algoritmo do controlador PID foi testado com

sucesso, mostrando uma forma alternativa de

aprendizado de métodos de controle

Como trabalhos futuros pode-se estudar outras

plataformas como Arduino e em single-boards como

Raspberry Pi, BeagleBone Black e outros


Perguntas


Referências

Arduino (2014). What is arduino? Disponível em: http://arduino.cc/. Acesso em

12 de Setembro de 2014.

DockLight (2014). Docklight version 2.0. Disponível em:

http://www.docklight.de/. Acesso em 11 de Setembro de 2014.

Gonçalves, L. M. G. (2012). Robótica, Principais Tendências e Direções.

Disponível em: http://www.comciencia.br/reportagens/2005/10/09.shtml. Acesso

em 16 de Junho de 2014.

LEGO (2014). Lego mindstorms. Disponível em:

http://www.lego.com/mindstorms/default.aspx?domainredir=www.legomindstor

ms.com. Acesso em 12 de Setembro de 2014.

Microchip (2014). Mplab c compiler for pic18 mcus (c18). Disponível em:

http://www.microchip.com/Developmenttools/ProductDetails.aspx?PartNO=SW

006011. Acesso em 11 de Setembro de 2014.

Mosaico (2014). Manual da placa mclab2. Disponível em:

http://mosaico.com.br/Midias/Documentacao/ManualMcLab2(18F4550)_rev_02.p

df. Acesso em 11 de Setembro de 2014.


Referências

Robotis (2014). Robotis kits. Disponível em: http://www.robotis.com/xe/. Acesso

em 12 de Setembro de 2014.

Silva, A. A. R. S., Barros, P. R., e Coelho, M. G. (2008). A Robótica Pedagógica

no Contexto da Educação Infantil: Auxiliando o Alfabetismo. pages 1–9.

Sipitakiat, A., Blikstein, P., e Cavallo, D. P. (2004). Gogo board: Augmenting

programmable bricks for economically challenged audiences. In Proc. of the 6th

Int. Conf. on Learning Sciences, pages 481–488. International Society of the

Learning Sciences.

SOUSA, D. R., SOUZA, D. J., e LAVINIA, N. C. (2010). Desbravando o

Microcontrolador PIC18 (PIC18F4520) - Recursos Avanc¸ados. Editora Érica, 1

edition.

Valente, J. A. e Canhette, C. C. (1995). LEGO-LOGO Explorando o Conceito de

Design. In Computadores e Conhecimento: Repensando a Educação.

VEX (2014). Vex robotics kits. Disponível em: http://www.vexrobotics.com/.

Acesso em 12 de Setembro de 2014.

ZIEGLER, J. G. e NICHOLS, N. B. (1993). Optimum settings for automatic

controllers. J. Dyn. Sys. Meas. Control, 115(2B):220–222.


OBRIGADO!

Daniel Rodrigues de Sousa: [email protected]

Leandro Zanolla: [email protected]

Wagner Tanaka Botelho: [email protected]

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