Robótica Objetivo do Projeto

O objetivo do projeto é a criação de um robô que utilize um controle de posição(variável contínua) e detecção de marcas laterais(eventos discretos). O objetivo dde controle é conseguir fazer ponderações para auxiliar o robô ser mais retos nas retas e conseguir fazer as curvas de maneira eficiente

Uma possibilidade para trabalhar com os sensores laterais que irão ler sobre os passos que serão realiados no percuso será utilizando Automato de Moore. Esse tipo de utilização retorna uma palavra de saída  para cada estado que a máquina se encontra, sendo que essa resposta só depende do que a maquina esta lendo, ou seja, pensando no nosso problema, seria  oportunidade de jogar para saída uma palavra que estimulasse uma ação do motor quando ele lesse que teria uma curva a direita, ou a esquerda, ou uma reta.

[pic 1] 

Nossos sensores laterais irão trabalhar em 3 estados, é possível então a utilização do Automato de Moore para enviar esses estados. Uma exemplificação seria:

1. RotEsq- irá rotacionar mais o motor da esquerda do que o da direita, após realizar a leitura de que será necessário o robô fazer uma curva a direita.
2. RotDir- irá rotacionar mais o motor da direita do que o da esquerda, após realizar a leitura de que será necessário o robô fazer uma curva a esquerda.
3. FastSpeed- irá aumentar a velocidade do robô após realizar a leitura da pista vendo que haverá uma reta pela frente.

Já o autômato de Mealy, assim como o Automato de Moore, depende do estado atual para gerar uma resposta, foto semelhante a da figura 1.

Modelagem e controle de variáveis continuas

As variáveis continuas são aquelas que  possuem um comportamento continuo no tempo, são normalmente descritos por variáveis analógicas , sendo assim esses sistemas devem ser modelados  através de técnicas de controle para para sistemas de variáveis continuas.

Modelagem fenomenológica

A modelagem fenomenológica utiliza as leis da física juntamente com as suas relações para a criação do modelo. Pensando no nosso problema de criação de um robô seguidor de linha, as variáveis do sistemas serão mecânicas, uma vez que iremos tratar de posição e velocidade.

Modelagem Experimental

Esse tipo de modelgagem é feita quando trazemos o nosso problema real para o meio matemático, onde muitas vezes esses problemas não lineares e com isso é necessário fazer uma adaptação. Um exemplo é mostrado na girua abaixo, na qual apresenta um modelo de ordem, que é na maioria das vezes, apenas uma aproximação da realidade. Acontece que essa aproximação da dinâmica  da planta industrial e satisfatória  para se ajustar e definirmos muitos controles na prática.

[pic 2]

Sendo a = 1/τ, 𝐾 = ganho, τ = constante de tempo.

Este modelo é um dos mais utilizados na prática para representar a dinâmica do processo e servir de base para a sintonia dos controladores do tipo PID (ZIEGLER; NICHOLS, 1942).

Um controlador autônomo realiza a comparação de um valor de saída real do sistema que será analisado , determina um desvio  e produz um sinal  de controle que reduz esse desvio, ou seja, esse desvio pode ser relacionado com o erro. A maneira na qual o controle autônomo produz o sinal é chamado de ação de controle . Segundo  Campos 1999,  os controles automáticos  industriais podem ser  classificados de acorod com  ação de controle desempenhada:

 Controladores ON-OFF

 Controladores proporcionais;

 Controladores do tipo integral;

 Controladores do tipo derivativo;

Controlador ON_OFF

É o controle mais barato e mais simples, tendo em vista que ele só permite duas respostas finais como ligado ou desligado. Pensando um pouco em nosso problema, não é algo tão viável tendo em vista que nosso problema não é apenas bidimensional, pois quando se trata de realizar curvas não é sempre um padrão, pois há variações a serem controladas pois há duas maneiras de se realizar as curvas.não sei se pensamento está correto

Controlador Proporcional

Quando se tratado de sistema on_off, quando a variável controlada se desvia do valor esperado, há um desligamento brusco, ou seja a resposta muda rapidamente de on para off. Para evitar essa mudança brusca, foi criada o controlador Proporcional, no qual a sua ação corretiva é propocional ao valor do desvio, sendo assim a relação entre o controle e o erro é dado por:

𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝𝑒(𝑡) Ou expresso na variável de Laplace como: 𝑈(𝑠) = 𝐾𝑝𝐸(𝑠)

Com essa ação proporcional é possível eliminar as oscilações provocadas pelo controle on-off, mas ocorre que somente esse controle não mantem o sistema em equilíbrio ,  Erro de Off-Set: Diferença entre a média do valor medido e o valor desejado ou Set-Point. Com o uso do controle proporcional, conseguimos eliminar as oscilações provocadas pelo controle on – off porém o controle proporcional não consegue eliminar o erro de off-set, essa ação de controle não consegue manter o sistema em equilíbrio evitando o aparecimento do erro caso haja variação na carga, para eliminar esse problema desenvolveu– se uma nova unidade denominada ação integral.

Controlado Integral:

A ação integral vai atuar no processo ao longo do tempo enquanto existir diferença entre o valor desejado e o valor medido. Assim, o sinal de correção é integrado no tempo e por isto enquanto a ação proporcional atua de forma instantânea quando acontece um distúrbio em degrau, a ação integral vai atuar de forma lenta até eliminar por completo o erro (OLIVEIRA, 1999, p. 30). Segundo Oliveira (1999, p. 33) a ação integral foi introduzida principalmente para eliminar o erro de offset deixado pela ação proporcional, atuando então, até que o desvio volte a ser nulo. No entanto, como ela é uma função do tempo, sua resposta é lenta e por isto, desvios grandes em curtos espaços de tempo não são devidamente corrigidos.