O documento apresenta um estudo sobre a validação real do controlador proporcional-integral-derivativo (PID) na plataforma mclab2, destacando sua aplicação na robótica educacional. Os autores discutem a utilização da plataforma para ensinar conceitos de controle e apresentam resultados de testes realizados. Concluem que a mclab2 é eficaz para o ensino prático do PID e sugerem a exploração de outras plataformas em futuros trabalhos.

1. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 1
Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2
Daniel Rodrigues de Sousa 1, Leandro Zanolla 1, Wagner Tanaka Botelho 1, Maria das Graças Bruno Marietto 2 e Renan Morais Furlaneto 2
1 Mestrado em Ciências da Computação – Universidade Federal do ABC (UFABC)
2 Universidade Federal do ABC (UFABC) – Centro de Matemática, Computação e Coginção (CMCC)

2. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 2
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

3. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 3
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

4. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 4
Motivação
Preocupação com o ensino de fenômenos físicos, biológicos e sociais
Dificuldades dos estudantes de aprender conceitos de matemática, ciências, biologias e outras disciplinas
Dificuldades dos estudantes e aplicar conceitos estudados

5. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 5
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

6. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 6
Contribuições
Explicar a possibilidade de utilizar a plataforma McLab2 no estudo prático de algoritmos a serem aplicados na Robótica Móvel

7. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 7
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

8. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 8
Objetivos
Mostrar o uso da plataforma McLab2 no ensino de algoritmos de controle, especificamente o controlador PID
A partir dos resultados obtidos, pode-se implementar experimentos relacionados ao PID, possibilitando ao aluno entender os conceitos antes de aplicar em um robô real

9. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 9
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

10. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 10
Robótica educacional
Robótica: um ramo da ciência multidisciplinar
Dificuldades de entender fenômenos por trás de um robô
Robótica educacional como ferramenta de práticas de hardware e software
Uso de ferramentas auxiliares: simuladores, plataformas didáticas

11. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 11
Exemplos de ferramentas
Lego Mindstorms
RoboDeck

12. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 12
Exemplos de ferramentas
Arduino Robot
V-REP (Virtual Robot Experimentation Platform)

13. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 13
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

14. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 14
Plataforma McLab2

15. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 15
PIC18F452 - Características
Capaz de fornecer ou drenar 25mA por pino
Três interrupções externas
Contadores / Temporizadores de 8 ou 16 bits
Módulo CCP (Capture, Compare, PWM)
Módulo MSSP (SPI e I2C)
Módulo USART (RS-232 e RS-485)
Módulo ADC de 10 bits de resolução
EEPROM de 256 bytes
Memória Flash de 32 kBytes
Memória RAM 1,5 kBytes
Clock 40 MHz
Arquitetura Harvard
Set de instruções RISC

16. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 16
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

17. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 17
Controlador PID

18. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 18
Esquema de ligação simplificado

19. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 19
Diagrama do controle PID na McLab2

20. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 20
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

21. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 21
Resposta do controlador PID no ventilador

22. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 22
Agenda
Motivação
Contribuições
Objetivos
Robótica educacional
Uso da plataforma McLab2
Implementação do algoritmo do controlador PID
Testes realizados
Conclusões e trabalhos futuros

23. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 23
Conclusões e trabalhos futuros
Plataformas como a McLab2 podem ser usados no ensino de robótica
O algoritmo do controlador PID foi testado com sucesso, mostrando uma forma alternativa de aprendizado de métodos de controle
Como trabalhos futuros pode-se estudar outras plataformas como Arduino e em single-boards como Raspberry Pi, BeagleBone Black e outros

24. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 24
Perguntas

25. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 25
Referências
Arduino (2014). What is arduino? Disponível em: http://arduino.cc/. Acesso em 12 de Setembro de 2014. DockLight (2014). Docklight version 2.0. Disponível em: http://www.docklight.de/. Acesso em 11 de Setembro de 2014. Gonçalves, L. M. G. (2012). Robótica, Principais Tendências e Direções. Disponível em: http://www.comciencia.br/reportagens/2005/10/09.shtml. Acesso em 16 de Junho de 2014. LEGO (2014). Lego mindstorms. Disponível em: http://www.lego.com/mindstorms/default.aspx?domainredir=www.legomindstorms.com. Acesso em 12 de Setembro de 2014. Microchip (2014). Mplab c compiler for pic18 mcus (c18). Disponível em: http://www.microchip.com/Developmenttools/ProductDetails.aspx?PartNO=SW006011. Acesso em 11 de Setembro de 2014. Mosaico (2014). Manual da placa mclab2. Disponível em: http://mosaico.com.br/Midias/Documentacao/ManualMcLab2(18F4550)_rev_02.pdf. Acesso em 11 de Setembro de 2014.

26. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 26
Referências
Robotis (2014). Robotis kits. Disponível em: http://www.robotis.com/xe/. Acesso em 12 de Setembro de 2014. Silva, A. A. R. S., Barros, P. R., e Coelho, M. G. (2008). A Robótica Pedagógica no Contexto da Educação Infantil: Auxiliando o Alfabetismo. pages 1–9. Sipitakiat, A., Blikstein, P., e Cavallo, D. P. (2004). Gogo board: Augmenting programmable bricks for economically challenged audiences. In Proc. of the 6th Int. Conf. on Learning Sciences, pages 481–488. International Society of the Learning Sciences. SOUSA, D. R., SOUZA, D. J., e LAVINIA, N. C. (2010). Desbravando o Microcontrolador PIC18 (PIC18F4520) - Recursos Avanc¸ados. Editora Érica, 1 edition. Valente, J. A. e Canhette, C. C. (1995). LEGO-LOGO Explorando o Conceito de Design. In Computadores e Conhecimento: Repensando a Educação. VEX (2014). Vex robotics kits. Disponível em: http://www.vexrobotics.com/. Acesso em 12 de Setembro de 2014. ZIEGLER, J. G. e NICHOLS, N. B. (1993). Optimum settings for automatic controllers. J. Dyn. Sys. Meas. Control, 115(2B):220–222.

27. Estudo com Validação Real do Controlador Proporcional Integral e Derivativo na Plataforma McLab2 Slide 27
OBRIGADO!
Daniel Rodrigues de Sousa: daniel.sousa@ufabc.edu.br Leandro Zanolla: leandro.zanolla@ufabc.edu.br Wagner Tanaka Botelho: wagner.tanaka@ufabc.edu.br Maria das Graças Bruno Marietto: graca.marietto@ufabc.edu.br