Estudo do sistema pêndulo invertido e implementação de um controlador pid para um robô de duas rodas

Abstract

O sistema do pêndulo invertido é um tópico amplamente estudado na teoria de controle e possui inúmeras aplicações na engenharia. O problema consiste em manter uma haste equilibrada na posição vertical, uma vez que sob o efeito da gravidade a haste tende a cair. Diversas estratégias de controle foram elaboradas ao longo dos anos para galgar este problema. O objetivo deste trabalho é implementar um controlador PID para um sistema pêndulo invertido aplicado em um robô de duas rodas. O trabalho é dividido em quatro etapas. A primeira consiste na obtenção do modelo matemático do sistema, a segunda trata do projeto e construção do modelo físico do sistema, a terceira etapa abrange o projeto do controlador e finalmente a quarta etapa discute a implementação do controlador no modelo físico do sistema. Os resultados discutem as diferenças entre as simulações do controlador projetado e os dados obtidos durante os testes da implementação no modelo físico do robô, apresentando dados de cada etapa de execução.

The inverted pendulum system is a widely studied topic in control theory and has numerous applications in engineering. The problem is keeping a rod balanced in a vertical position, since under the effect of gravity the rod tends to fall. Several control strategies have been developed over the years to overcome this problem. The objective of this work is to implement a PID controller for an inverted pendulum system applied to a two-wheeled robot. The work is divided into four stages. The first consists of obtaining the mathematical model of the system, the second deals with the design and construction of the physical model of the system, the third stage covers the design of the controller and finally the fourth stage discusses the implementation of the controller in the physical model of the system. The results discuss the differences between the simulations of the designed controller and the data obtained during implementation tests on the physical model of the robot, presenting data from each step of the execution.