Controle de estabilizaçao do pˆendulo invertido em um carro de autoequil´ıbrio
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X92185Palavras-chave:
Pêndulo invertido, Carrinho de autoequilíbrio, Controlador LQR, Sistemas de controle não lineares, Estabilização dinâmicaResumo
O pêndulo invertido representa um dos sistemas mais desafiadores da teoria de controle, servindo como um modelo-chave para aplicações reais que exigem equilíbrio dinâmico, como robôs bípedes, veículos autônomos e sistemas aeroespaciais. Sua natureza altamente não linear, instável e subatuada impõe desafios significativos, exigindo estratégias de controle avançadas. Este trabalho adota o sistema de pêndulo invertido sobre um carrinho de autoequilíbrio como objeto de estudo, realizando uma análise dinâmica baseada na mecânica lagrangiana para a obtenção das equações de movimento, posteriormente reescritas na forma de espaço de estados. Para a fase de estabilização, empregou-se o Regulador Linear Quadrático (LQR), que oferece vantagens como feedback de estado completo, esforço de controle mínimo, tempo de assentamento rápido e resposta suave do sistema, obtidas através da minimização de uma função de custo atribuída a cada variável de estado e de controle. Por meio deste estudo, propõe-se uma metodologia eficaz para modelagem, linearização e controle de sistemas dinâmicos não lineares, aplicado a um pêndulo invertido montado em um carro de autoequilíbrio, visando aplicações em sistemas autônomos, robótica, engenharia elétrica, engenharia mecânica e engenharia aeroespacial.
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