Controle de robô pêndulo invertido sobre duas rodas por abordagem analítica e experimental

Este trabalho investigou os resultados da implementação na prática de um método analítico e um experimental de controle de posição angular de um robô pêndulo invertido sobre duas rodas construído no laboratório da UFPA (Universidade Federal do Pará), campus Tucuruí. O objetivo do controle foi manter o robô em equilíbrio vertical em regime permanente. O método analítico foi realizado por meio da modelagem do sistema por espaço de estados e projeto de controlador por realocação de polos com observador de estados. A parte teórica desse método foi desenvolvida com base nos parâmetros do robô do laboratório da UFPA. A contribuição desse trabalho foi implementar essa teoria no robô e analisar os resultados. O método experimental foi o de sintonia de controlador PID com base em resposta em frequência proposta por Ziegler-Nichols. Nesse trabalho foram apresentados os materiais e as metodologias utilizadas para adaptar a configuração física do chassi do robô, seus componentes eletromecânicos e de fixação, e o algoritmo de controle para encontrar um equilíbrio entre fazer o robô em malha aberta permanecer por mais tempo próximo do ponto de operação 0° e, em malha fechada, evitar que a posição angular do pêndulo variasse de maneira abrupta devido à aplicação de valores pequenos de torque pelos motores. Também foi apresentada a forma como ocorreu a integração do hardware do robô com a lógica de controle no Arduino por meio da plataforma IDE (Integrated Development Environment), tanto para o método analítico quanto para o experimental. O método analítico não teve o comportamento esperado, de forma que não foi eficaz no controle da posição angular do robô, sendo necessário mais pesquisa para viabilizar a aplicação da mesma. Para o método experimental de Ziegler-Nichols, foi alcançado o equilíbrio do robô em regime permanente; no entanto, ele não possibilitou um conhecimento mais aprofundado da dinâmica do sistema e a definição de requisitos de projeto mais específicos.