Projeto e desenvolvimento de kit didático para estudo do controle de equilíbrio
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Data
2026-06-18
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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
O aprendizado prático e experimental desempenha um papel fundamental na educação em engenharia, complementando o ensino teórico tradicional. Nesse contexto, a cultura maker e a educação em STEAM destacam-se por incentivar a criação colaborativa, o faça você mesmo e a integração entre Artes, Ciências, Tecnologia, Engenharia e Matemática, favorecendo o engajamento dos estudantes e enriquecendo sua aprendizagem. Entretanto, a falta de recursos em instituições de ensino público e o alto custo de equipamentos didáticos limitam a implementação dessas práticas, comprometendo a formação completa dos estudantes. Diante disso, este trabalho teve como objetivo desenvolver um kit didático de baixo custo, baseado na dinâmica de um aeropêndulo sendo uma derivação do pêndulo invertido, para apoiar o estudo de controle. Para isso, foi desenvolvido um modelo experimental controlado por motores com hélices fixados na parte superior de sua estrutura, com o objetivo de equilibrar o protótipo em seu ponto crítico, correspondente à angulação de noventa graus em relação ao plano horizontal. Utilizando um controlador PID para rastrear o ângulo de referência. Os resultados experimentais mostraram que o sistema foi capaz de retornar à referência após perturbações, mesmo com limitação da ação de controle por saturação e da angulação de operação. Por utilizar um microcontrolador em sua estrutura, o sistema também permite a implementação de diferentes tipos de controladores. Além da finalidade didática, o kit pode ser utilizado em ações de divulgação científica e na divulgação do curso de Engenharia de Controle e Automação.
Descrição
Palavras-chave
Controle automático, Controladores, Pêndulo, Aerodinâmica, Sistemas didáticos