Projeto e fabricação de um aeropêndulo reconfigurável para ensino de conceitos relacionados ao controle de sistemas dinâmicos

Abstract

Nos cursos de Engenharia Mecânica, as disciplinas que ensinam conceitos relacionados ao controle de sistemas dinâmicos estão presentes na maioria dos currículos. E muitas vezes o ensino desses conceitos de forma teórica possui um grau de abstração elevado, sendo necessária a complementação com um ensino prático. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada didática para uso no ensino de conceitos realizados ao controle de sistemas dinâmicos. Embora já exista uma bancada usada para o ensino, algumas modificações eram necessárias para aumentar a robustez e atender algumas especificações relacionadas ao desempenho mecânico e facilidade de execução dos experimentos. O sistema escolhido para a nova bancada foi mantido como o aeropêndulo, que já havia sido usado anteriormente. Essa escolha se deve a sua simplicidade, e ao comportamento do sistema mecânico que pode apresentar variabilidade dependendo de parâmetros mecânicos, que são facilmente modificáveis. O foco das melhorias foi permitir a variabilidade do sistema permitindo a obtenção de diferentes modelos mecânicos facilmente, a partir da montagem e desmontagem de componentes. Essa intercambiabilidade também permite o uso de diferentes motores, podendo alterar também as características eletrônicas do sistema. Além disso, foi desenvolvida uma interface que permitisse aos alunos realizar todos os experimentos necessários para testar os conhecimentos no ensino de controle. Ela tem o objetivo de facilitar a extração de dados de um sistema físico para interpretação dos dados temporais e identificação de sistemas. Por fim, foram realizados os testes de integração das funcionalidades do sistema, exemplificando o procedimento de identificação de uma configuração de aeropêndulo e mostrando alguns dos conceitos que devem ser analisados pelos alunos no decorrer das práticas desenvolvidas na disciplina.