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

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 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:

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



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