Algoritmos de Controle PID e sua Aplicação em Robótica - Controle de Posição e Velocidade (Engenharia da Computação)

  

 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