Estudo e projeto de controle automático para um sistema aeropêndulo

Abstract

Este trabalho tem como objetivo apresentar um estudo sobre a teoria de controle moderno e modelagem matemática de sistemas dinâmicos, dando ênfase em modelos matemáticos em espaço de estados e aplicação de LMIs para o projeto de controladores. O trabalho de graduação tem como modelo de estudo o Aeropêndulo, presente no Laboratório de Pesquisa em Controle - LPC, que consiste em um sistema Viga-Hélice controlável com um grau de liberdade para permitir a rotação da viga em determinados ângulos. Desse modo, esta pesquisa propõe o estudo teórico de controle moderno, abordando diversos tópicos como a realização da análise sobre a modelagem matemática em espaço de estados do sistema Viga-Hélice, a utilização de simulações através do software MatLab/Simulink, envolvendo uma pesquisa em desenvolvimento por meio de uma iniciação científica, o projeto de controladores baseado em Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs, do inglês Linear Matrix Inequalities) e, por fim, a descrição teórica do controle chaveado baseado em modelos fuzzy Takagi-Sugeno. O desenvolvimento deste trabalho, assim como os resultados obtidos poderão contribuir com a comunidade acadêmica, principalmente com o LPC, para a elaboração de novas pesquisas sobre o mesmo tema.

This work aims to present a study on modern control theory and mathematical modeling of dynamical systems, emphasizing mathematical models in state space and application of LMIs for controller design. The graduation work has as a study model the Aeropendulum, present in the Control Research Laboratory - LPC, which consists of a controllable propeller driven pendulum system with a degree of freedom to allow the rotation of the beam at certain angles. In this way, this research proposes the theoretical study of modern control, addressing various topics such as the analysis of the mathematical modeling in state space of the Aeropendulum system, the use of simulations through the MatLab/Simulink software, involving a research already developed through a scientific initiation, the control project based on Linear Matrix Inequalities (LMIs) and, finally, a theoretical description of switched control based on fuzzy Takagi-Sugeno models. The development of this work, as well as the results obtained, will be able to contribute to the academic community, mainly the LPC, for the elaboration of new researches on the same theme.