Projeto e desenvolvimento de kit didático para estudo do controle de equilíbrio

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dc.contributor.advisorValle, Rodolfo Lacerda
dc.contributor.advisor-coLopes, Luis Claudio Gambôa
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/4689524726197350
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3841414572769164
dc.contributor.authorOliveira, Hugo Furtado de
dc.contributor.refereeRodolfo Lacerda Valle
dc.contributor.refereeLuis Claudio Gambôa Lopes
dc.contributor.refereeVinícius Barbosa Schettino
dc.date.accessioned2026-08-21T23:41:49Z
dc.date.available2026-08-21T23:41:49Z
dc.date.issued2026-06-18
dc.description.abstractO 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.
dc.description.abstractotherPractical and experimental learning plays a fundamental role in engineering education by complementing traditional theoretical instruction. In this context, maker culture and STEAM education stand out for encouraging collaborative creation, do-it-yourself practices, and the integration of Arts, Science, Technology, Engineering, and Mathematics, thereby promoting student engagement and enriching the learning process. However, the lack of resources in public educational institutions and the high cost of instructional equipment limit the implementation of these practices, compromising students' comprehensive education. Therefore, this work aimed to develop a low-cost educational kit based on the dynamics of an aeropendulum, a variation of the inverted pendulum, to support the study of control systems. For this purpose, an experimental model was developed and controlled by motors with propellers mounted at the top of its structure, with the objective of balancing the prototype at its critical point, corresponding to an angle of ninety degrees relative to the horizontal plane. A PID controller was used to track the reference angle. Experimental results showed that the system was able to return to the reference position after disturbances, even with limitations imposed by control-action saturation and the operating angular range. Since a microcontroller is integrated into its structure, the system also enables the implementation of different types of controllers. In addition to its educational purpose, the kit can be used in scientific outreach activities and to promote the Control and Automation Engineering program.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2911
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentDepartamento de Eletroeletrônica
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.subjectControle automático
dc.subjectControladores
dc.subjectPêndulo
dc.subjectAerodinâmica
dc.subjectSistemas didáticos
dc.titleProjeto e desenvolvimento de kit didático para estudo do controle de equilíbrio
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso da Graduação

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