Desenvolvimento de uma planta didática baseada em cubesat

Abstract

Devido à evasão dos cursos de engenharia, motivada pelas escolhas de metodologias de ensino onde os alunos não são protagonistas e de disciplinas puramente teóricas, têm-se desenvolvido novas metodologias para reverter a diminuição no números de graduandos em engenharia. Uma solução para esse problema é na utilização de metodologias ativas de aprendizagem, onde o aluno toma as rédeas de sua educação e possui disciplinas nas quais deve propor soluções a problemas, resolver projetos ou realizar questionários antes das aulas. Especificamente no ensino de sistemas de controle, o ensino frequentemente se restringe a disciplinas puramente teóricas, onde projetam-se controladores, desenvolvem-se sistemas em malha fechada, mas somente em âmbito matemático ou ambiente de simulação. Com intuito de levar metodologias ativas ao ensino de sistemas de controle, este trabalho se baseia na metodologia de project based learning (PjBL), que consiste em ofertar aos alunos um projeto que eles devem desenvolver, atendendo requisitos de execução, confiabilidade e tempo. No contexto de sistemas de controle, pode-se utilizar plantas didáticas, que são sistemas controláveis projetados para uso em sala de aula, onde estudantes aplicam as teorias de sistemas de controle em processos físicos. Portanto, este trabalho é sobre o desenvolvimento de uma planta didática baseada em tecnologia CubeSat, um nanossatélite. Os alunos são responsáveis por desenvolver o projeto de um controlador de apontamento para o satélite, seguindo as características da metodologia PjBL. Assim, desenvolveu-se uma estrutura de suporte que permite a livre rotação em um eixo de um CubeSat, composto por: uma estrutura física do satélite modelado em software 3D e confeccionado por impressora 3D; uma placa eletrônica que contém sensor, atuador e microcontrolador; um firmware que realiza operação de malha aberta, malha fechada e uma interface homem-máquina (IHM) que se comunica via bluetooth através de um aplicativo para celulares. Após a montagem de todo o sistema, obteve-se o correto funcionamento da planta didática, sendo possível realizar a sua operação em malha aberta, determinando um valor de giro e obtendo a posição angular do satélite, e a operação em malha fechada, onde determina-se um ângulo de apontamento e o satélite aponta nessa direção continuamente. Além disso, foi possível determinar a modelagem matemática da planta, comprovando que é possível determinar diferentes controladores para esta planta, atendendo a diferentes requisitos.