Controle Realimentado aplicado em uma planta de levitação a ar de uma bola no tubo de baixo custo - Caldeira, André Francisco; Rech, Charles; Maidana, Cristiano Frandalozo; Venturini, Simone Ferigolo; Pedra, Antônio Carlos de Oliveira (Ciência e Natura, 2023)
Ferramentas educacionais comerciais para ensinar conceitos de controle realimentado em engenharia elétrica e mecânica são geralmente caras, grandes, complexas e possuem instrumentos muitos sensíveis; portanto, não pode ser utilizado em universidades com restrições orçamentárias, o que dificulta muito o ensino de conceitos básicos de teoria e aplicação de controle. As ferramentas matemáticas que são ensinadas nas disciplinas de teoria de controle no curso de graduação são muitas vezes abstratas, principalmente em termos de aplicação prática em ambiente industrial, o que torna necessário o uso de plantas de controle didáticas para complementar o ensino e a experimentação prática. Este artigo apresenta um sistema de laboratório de levitação a ar com bola e tubo de baixo custo como uma ferramenta de ensino para engenharia. A planta para laboratório de bola e tubo é um sistema dinâmico padrão, projetado para controlar a posição da bola em um fluxo de ar ascendente vertical que neutraliza a força gravitacional exercida na bola sem suporte mecânico. Um soprador alimenta o fluxo de ar e a posição da bola é medida usando um sensor de distância ultrassônico. Como o objetivo do artigo é servir de material de apoio para alunos de graduação que estão dando seus primeiros passos no estudo da teoria e aplicação de controle e controle realimentado, são apresentadas modelagens detalhadas pelas leis da física, seguidas de ferramentas clássicas para o estudo de controle linear e então um sistema de controle proporcional-integral-derivativo (PID) é desenvolvido. Uma estrutura modificada do PID clássico é utilizada e os resultados são comparados com a estrutura clássica.