Desenvolvimento de Sistemas de Pêndulos Invertidos como Ferramentas Didáticas em Cursos de Engenharia de Controle e Automação

Autores

DOI:

https://doi.org/10.15628/holos.2021.10351

Palavras-chave:

Ferramenta Didática, Metodologia Alternativa em Engenharia, Aeropêndulo, Pêndulo Furuta.

Resumo

Atualmente, os cursos de engenharia possuem grande carga horária dedicada a estudos teóricos e, com base na aquisição destes conteúdos, um período muito curto do curso é dedicado ao reconhecimento prático e a aplicações dos conceitos investigados. Neste sentido, uma das metodologias para o ensino que introduz a contextualização prática ao estudante consiste na utilização de ferramentas didáticas para a realização de experimentos, tais como bancadas e equipamentos, os quais se tornam elementos chaves no processo de ensino-aprendizagem. Esta metodologia se aplica, principalmente, aos conteúdos relacionados a controle de processos, como por exemplo em sistemas dinâmicos, não lineares, com perturbações, presentes em cursos de engenharia que envolvem controle e automação. Dada a importância das ferramentas didáticas para compreender os conteúdos abordados de maneira teórica, este artigo relata o desenvolvimento de duas ferramentas didáticas para complementar o estudo teórico de sistemas de controle, a saber: um aeropêndulo e um pêndulo Furuta. Em geral, os sistemas de pêndulo invertido apresentam desafios tanto na etapa de modelagem quanto no projeto de controladores. Deste modo, os pêndulos apresentados neste artigo são ferramentas importantes para o ensino de conteúdos relacionados ao controle de sistemas. Uma vez que os protótipos dos sistemas propostos sejam validados por meio de experimentos de controle, os mesmos serão utilizados como ferramentas didáticas em componentes curriculares em cursos de engenharia como, por exemplo, em disciplinas de: sistemas de controle, sistemas realimentados, controle multivariável e controle não linear.  

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Biografia do Autor

Ricardo Breganon, Instituto Federal do Paraná - IFPR, Jacarezinho; Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Cornélio Procópio

Possui Graduação em Tecnologia Mecânica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2006), Graduação em Engenharia de Produção pela Faculdade Estácio de Sá de Ourinhos - FAESO (2019), Especialização em Automação e Controle de Processos Industriais pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2007), Especialização em Docência da Educação Profissional, Técnica e Tecnológica pelo Instituto Federal do Paraná - IFPR (2016), MBA em Gestão Pública pela Universidade Pitágoras Unopar - UNOPAR (2020), Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2020), Mestrado em Engenharia Mecânica (2009) e Doutorado em Engenharia Mecânica com área de concentração em Aeronaves pela Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo - EESC/USP (2014). É Professor Efetivo no eixo de Controle e Processos Industriais do Instituto Federal do Paraná, Campus Jacarezinho desde 2010. 

Uiliam Nelson Lendzion Tomaz Alves, Instituto Federal do Paraná - IFPR, Jacarezinho; Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Cornélio Procópio

Possui graduação em Engenharia de Controle e Automação pelo Centro de Ensino Superior de Maringá (2011), Formação Pedagógica para a Docência na Educação Básica - Matemática pela Faculdade Educacional da Lapa (2019), Mestrado (2014) e Doutorado (2017) em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP campus Ilha Solteira. Atualmente é professor no eixo de Controle e Processos Industriais do Instituto Federal do Paraná - IFPR, campus Jacarezinho. Atua principalmente nos seguintes temas: Controle Robusto, Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs), Controle com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV/MD), Sistemas Não Lineares Descritos por Modelos Fuzzy Takagi-Sugeno, Controle Sujeito à Restrições de Sistemas Lineares e Não Lineares.

 

Fernando Sabino Fonteque Ribeiro, Instituto Federal do Paraná - IFPR, Jacarezinho

Estudante do Programa de Pós-Graduação (Doutorado) em Engenharia Mecânica da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho FEB/UNESP, campus Bauru - SP. Mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho FEB/UNESP, campus Bauru - SP (2019). Formado em Engenharia Mecânica pela Universidade Paulista - UNIP, campus Assis - SP (2016). Possui formação de Técnico em Mecânica pelo Centro Paula Souza - ETEC Jacinto Ferreira de Sá, Ourinhos - SP. (2011). Atualmente, é servidor público, atuando como Técnico de Laboratório em Mecânica no Instituto Federal do Paraná, campus Jacarezinho - PR. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em processos de fabricação, manutenção mecânica e desenho técnico.

Gustavo Vendrame Barbara, Instituto Federal do Paraná - IFPR, Jacarezinho

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (2018), especialização em Engenharia Industrial 4.0 pela Universidade do Norte do Paraná (2020). Atualmente é técnico de laboratório do Instituto Federal do Paraná. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Engenharia Elétrica

 

João Paulo Lima Silva de Almeida, Instituto Federal do Paraná - IFPR, Jacarezinho

Possui graduação em Tecnologia em Automação Industrial (2011), Mestrado em Engenharia Elétrica (2014), ambos pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Cornélio Procópio, PR (UTFPR-CP) e Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial (2019), pela UTFPR - Campus Curitiba. Atua como docente no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Paraná - IFPR, Campus Jacarezinho. Tem experiência nas áreas de sistemas multirrobô, sistemas inteligentes e sistemas de controle.

 

Luiz Eduardo Pivovar, Instituto Federal do Paraná - IFPR, Jacarezinho; Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Cornélio Procópio

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná(2015), graduação em Física pela Universidade Federal do Paraná(2009) e especialização em Pós Graduação Lato Sensu em Metodologia do Ensino da Física e da Matemática pela Faculdade de Educação São Luís(2016). Atualmente é Professor Efetivo do Instituto Federal do Paraná. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Engenharia Mecânica. 

Marcio Aurelio Furtado Montezuma, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Cornélio Procópio

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná (1992), mestrado em Engenharia Mecânica pela Universidade de São Paulo (2003) e doutorado em Engenharia Mecânica com área de concentração em aeronaves pela Universidade de São Paulo (2010). É professor efetivo da Universidade Tecnológica Federal do Paraná desde 1995. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Controle de Sistemas Dinâmicos de forma experimental, atuando nos seguintes temas: a) Sistemas de Controle Multivariáveis, Plataforma de Stewart, Sistema de Controle Seguidor. b) Identificação experimental de Características Inerciais como Momentos Principais de Inercia de Corpos Rígidos Não-homogêneos. c) Sistemas Embarcados utilizando Microcontrolador de 32 bits e DSP. d) Instrumentação de Sistemas Mecânicos e Controle em Tempo Real utilizando a técnica hardware-in-the-loop.

Marcio Mendonça, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Cornélio Procópio

Possui graduação em Engenharia Eletrônica - Universidade de Lins (1993), especialização em gerenciamento de sotware IME (instituto Militar de Engenharia-RJ)/FIL (Faculdade de informática de Lins(1995), especialização em engenharia de segurança Universidade Tecnológica Federal do Parana - Câmpus Cornélio Procópio (2018). Mestrado em Engenharia Industrial pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2003) e doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (2011). Pós Doutor em Inteligencia Artificial pela Utfpr (2016). Atualmente é professor na area tecnologica na Universidade Tecnológica Federal do Paraná . Tem grande experiência em pesquisa na área de Engenharia Elétrica, de forma especifica em robotica e controle avançado. Atuando principalmente nos seguintes temas: mapas cognitivos fuzzy, lógica fuzzy, redes neurais artificiais, visão robótica, controle inteligente, navegação autônoma e robótica de enxame.

Referências

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Publicado

30/09/2021

Como Citar

Breganon, R., Alves, U. N. L. T., Ribeiro, F. S. F., Barbara, G. V., de Almeida, J. P. L. S., Pivovar, L. E., … Mendonça, M. (2021). Desenvolvimento de Sistemas de Pêndulos Invertidos como Ferramentas Didáticas em Cursos de Engenharia de Controle e Automação. HOLOS, 5, 1–14. https://doi.org/10.15628/holos.2021.10351

Edição

v. 5 (2021)

Seção

ARTIGOS

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