Algoritmos de Controle PID e sua Aplicação em Robótica - Controle de Posição e Velocidade (Engenharia da Computação)
- Compreender os princípios de funcionamento dos algoritmos de controle PID.
- Implementar algoritmos PID para controlar a posição e velocidade de robôs.
- Ajustar os parâmetros dos algoritmos PID para otimizar o desempenho do robô.
- Analisar as vantagens e desvantagens dos algoritmos PID.
- Discutir as aplicações dos algoritmos PID na robótica.
Conteúdo:
1. Introdução
- Revisão dos conceitos básicos de controle de robôs.
- Apresentação dos algoritmos PID (Proporcional, Integral e Derivativo).
- Exemplos de aplicações dos algoritmos PID na robótica.
2. Estrutura do Algoritmo PID:
- Termos proporcional, integral e derivativo.
- Cálculo da ação de controle.
- Ajuste dos parâmetros PID: Kp, Ki e Kd.
- Relação entre os parâmetros e o comportamento do robô.
3. Implementação do Controle PID:
- Criação de um programa para implementar o algoritmo PID.
- Leitura da posição ou velocidade do robô.
- Cálculo da ação de controle.
- Envio do sinal de controle para o robô.
4. Controle de Posição:
- Utilização do PID para controlar a posição do robô em um ponto específico.
- Ajuste dos parâmetros para obter uma resposta rápida e precisa.
- Consideração de distúrbios e incertezas no sistema.
5. Controle de Velocidade:
- Utilização do PID para controlar a velocidade do robô.
- Ajuste dos parâmetros para obter uma velocidade constante e suave.
- Consideração da dinâmica do robô e do ambiente.
6. Vantagens e Desvantagens:
- Vantagens: simplicidade, robustez, fácil implementação.
- Desvantagens: sensibilidade a distúrbios, dificuldade de ajuste em sistemas complexos.
7. Aplicações na Robótica:
- Controle de manipuldores robóticos.
- Controle de veículos autônomos.
- Controle de drones.
- Controle de robôs humanoides.
8. Atividade prática:
- Dividir a turma em grupos e distribuir um tipo de robô para cada grupo.
- Cada grupo deve:
- Implementar um algoritmo PID para controlar a posição ou velocidade do robô.
- Ajustar os parâmetros do PID para otimizar o desempenho do robô.
- Testar o algoritmo em diferentes cenários.
- Apresentação dos resultados para a turma.
- Discussão sobre as vantagens e desvantagens dos algoritmos PID e suas aplicações na robótica.
Recursos Adicionais:
- Livros:
- "Robótica: Fundamentos e Aplicações" - Richard D. Klafter, Thomas A. Chmielewski, Michael Negin
- "Controle de Robôs: Uma Abordagem Prática" - Nikhil S. Kumbhojkar
- Sites:
- Sociedade Brasileira de Robótica: https://www.obr.org.br/
- RoboHub: https://robohub.org/
- IEEE Robotics & Automation Society: https://www.ieee-ras.org/
Exemplos de robôs para a atividade prática:
- Braço robótico industrial
- Robô aspirador de pó
- Drone
- Robô humanoide
- Robô cirúrgico
Dicas para a atividade prática:
- Os alunos podem usar recursos online para aprender sobre os algoritmos PID e implementá-los em seus programas.
- É importante que os alunos testem seus algoritmos em diferentes cenários para avaliar o desempenho do robô.
- A atividade prática deve ser incentivada para que os alunos possam aplicar os conhecimentos adquiridos