Construção e controle PID discreto aplicado a um sistema robô pêndulo invertido

Abstract

O presente trabalho aborda a construção de um robô pêndulo invertido, cujo sistema é de grande interesse na área de controle devido à sua natureza intrinsecamente instável. O objetivo principal é a construção de um robô pêndulo invertido de baixo custo e, utilizando um modelo matemático desse sistema, projetar um controlador de tempo discreto que permita com que robô opere de forma estável. A metodologia utilizada foi a elaboração do robô que foi montado de acordo com os materiais listados neste trabalho, que no caso foram os motores, componentes eletrônicos e peças auxiliares. Além disso, foram utilizados recursos de softwares para o desenho do circuito elétrico, programação do robô e para a análise dos dados. Com o robô finalizado, foram realizados os cálculos dos parâmetros utilizados no modelo para encontrar o modelo da planta real em tempo discreto. Por fim, com auxílio do Matlab, foram encontrados os ganhos do controlador PID e implementados, cujo resultado obtido permitiu um funcionamento estável do sistema em malha fechada.

This work is focused on building a low-cost inverted pendulum robot. This system is of enormous interest on the control area due to its instable identity. The main goal is to build a low-cost inverted pendulum robot and, using a mathematical model of this system, to project a discrete-time controller that allows an adequate operation of the robot. The methodology used was the elaboration of the robot, based on the mathematical model, which montage was according to the materials listed in this work, which are the motors, the electronic components and auxiliary parts. Also, it were used some softwares for drawing the electrical circuit, to program the robot and to make the analysis of the robot data. With the robot finished, the values of the parameters of the model were found through calculations to find the discrete-time real plant. Then, the PID controller gains were found with the support of Matlab and these gains implemented, resulting in a stable functioning of the system