Tese: Projeto e controle robusto de um transportador pessoal robótico auto-equilibrante
Aluno(a) : César Raúl Mamani ChoquehuancaOrientador(a): Marco A. Meggiolaro
Área de Concentração: Mecânica Aplicada
Data: 01/10/2010
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17228@1
Resumo: Nesta dissertação, um transportador pessoal robótico auto-equilibrante (TPRE) foi desenvolvido, consistindo de uma plataforma com duas rodas que funciona a partir do equilíbrio do indivíduo que o utiliza, assemelhando-se ao funcionamento do clássico pêndulo invertido. Entre as características que o TPRE tem, podem-se destacar a rapidez na movimentação, o uso de um espaço reduzido, alta capacidade de carga, e capacidade de fazer curvas de raio nulo. Ao contrário de veículos motorizados tradicionais, o TPRE utiliza alimentação elétrica, portanto gera emissões poluentes e, além disso, nío contribui com poluição sonora. Para a locomoção, sío utilizados dois motores de corrente contínua de potências entre 0,7HP e 1,6HP. Para medir o ângulo de inclinação e a velocidade da variação do ângulo de inclinação, é utilizado um acelerômetro de três eixos e um giroscópio de um eixo, respectivamente, que enviam sinais analógicos ao controlador. Para indicar a direção do TPRE, foi utilizado um potenciômetro deslizante. A modelagem matemática do sistema foi feita usando o método de Kane com a finalidade de obter as equações dinâmicas, utilizadas posteriormente em simulações na plataforma Matlab. O controlador lê os sinais provenientes do acelerômetro, do giroscópio e do potenciômetro deslizante, e envia o sinal de controle, em forma de PWM, a placas controladoras de velocidade dos motores, usando a linguagem eLua. Os algoritmos de controle desenvolvidos neste trabalho foram PID, Fuzzy e Robusto, tendo como variáveis de controle o erro e a velocidade da variação do erro do ângulo de inclinação. Experimentos demonstram que os controles Fuzzy e Robusto reduzem significativamente as oscilações do sistema em terrenos planos em relação ao PID. Verifica-se também uma maior estabilidade para terrenos irregulares ou inclinados.