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FACULDADES NETWORK ENGENHARIA MECATRONICA MONTAGEM E SISTEMAS DE CONTROLE DE UM SEGWAY COM KIT LEGO CAIO GABRIEL ZANOTTO DOUGLA ALMEIDA FABIO COSTA HANIEL GARCIA

Trabalho 1 Bimestre network

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ENGENHARIA MECATRONICA

MONTAGEM E SISTEMAS DE CONTROLE DE UM SEGWAY COM KIT LEGO

CAIO GABRIEL ZANOTTODOUGLA ALMEIDAFABIO COSTAHANIEL GARCIA

SUMAR, ABRIL DE 2015

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ENGENHARIA MECATRONICA

CAIO GABRIEL ZANOTTODOUGLA ALMEIDAFABIO COSTAHANIEL GARCIA

MONTAGEM E SISTEMAS DE CONTROLE DE UM SEGWAY COM KIT LEGO

SUMAR, ABRIL DE 2015

1. INTRODUO 1.1 SISTEMA DE CONTROLE

Um sistema de controle um conjunto de componentes organizados de forma a conseguir a resposta desejada de um sistema. A base da anlise de um sistema a fundao provida pela teoria de sistemas lineares.Existe um processo a ser controlado e uma relao entre entrada e sada do sistema.Representao em diagrama de blocos:

Fluxograma de Controle

Engenharia de sistemas de controle se preocupa com compreenso e controle de segmentos do seu ambiente, geralmente, chamados de sistemas, para prover produtos econmicos para a sociedade. A isso podemos acrescentar: Produtos econmicos, estveis e robustos, preocupa-se tambm, com sistemas verdes.Compreenso e controle exigem que os sistemas sejam modelados. Pior, h casos onde precisamos considerar o controle de sistemas pouco compreendidos. O desafio para a engenharia de controle modelar e controlar sistemas modernos, complexos, como sistemas de controle de trfego, controle de processos qumicos e sistemas robticos.Um sistema de controle consiste de subsistemas e processos agrupados, com o propsito de obter uma sada desejada com um desempenho desejado, dada uma entrada especfica.

2. HISTORICO DA TEORIA MATEMTICA DE CONTROLE

G.B.Airy (1840)O primeiro a discutir instabilidade em um sistema de controle com re-alimentaoO primeiro a analisar tais sistemas atravs de equaes diferenciais J.C.Maxwell (1868)O primeiro estudo sistemtico da estabilidade de um sistema de controle com re-alimentao E.J.Routh (1877)Definiu critrios de estabilidade para sistema lineares. A.M.Lyapunov (1892)Definiu critrios de estabilidade para equaes diferenciais lineares e no-linearesResultados s introduzidos na teoria de controle em 1958. H.Nyquist (1932) Surgimento dos mtodos clssicos de controleDesenvolveu um procedimento simples para determinar estabilidade a partir de uma representao grfica da resposta em frequncia. H.W.Bode (1945)Mtodo de Resposta em Frequncia. W.R.Evans (1948)Mtodo do Local das Razes.

3. ELEMENTOS BSICOS DE UM SISTEMA DE CONTROLE.

Planta Varivel de Controle Valor Esperado Controlador Atuador Sensor Distrbio

4. DIAGRAMA DE BLOCOS DE SISTEMA DE CONTROLE

Engenharia de controle envolve: Teoria de re-alimentao (ou retro-alimentao) Sistemas Lineares Teoria de Redes Teoria de Comunicaes

Aplicvel a qualquer engenharia.Como vimos, um sistema de controle um conjunto de componentes formando a configurao de um sistema que ir prover uma determinada resposta.

Em geral, sistemas de malha fechada so mais precisos do que sistemas de malha aberta. So menos sensveis a rudo, perturbaes e mudanas no ambiente. No entanto, os sistemas de malha fechada so mais complexos e custosos do que os de malha aberta. Imagine um sistema para uma torradeira:Em um sistema de malha aberta, a torradeira simplesmente considera a torrada pronta quando a temperatura atinge um grau X Em um sistema de malha aberta, a torradeira pode analisar, alm da temperatura, a cor da torrada, concluindo assim se ela est pronta ou no.

5. LABORATORIO DE ROBTICA: LEGO MINDSTORMS EV3

O Lego Mindstorms EV3 mais se parece com um brinquedo, e utilizado amplamente em todo o mundo por escolas, universidades, e mesmo por crianas.Na verdade ele um kit de rob programvel, voltado para a educao tecnolgica, lanado pela Lego em Julho de 2006, substituindo a primeira gerao do kit Lego Mindstorms. O nosso kit composto por servomotores, sensores (toque, som, luz e ultrassom), cabos para conexes com motores e sensores, um cabo para interface USB, o Brick Inteligente EV3, que o corpo central do rob, bateria recarregvel, base giratria, rodinhas com pneus e vrias peas conhecidas como Lego Technic, como blocos, vigas, eixos, rodas, engrenagens e polias.

6. EXPLICANDO OS SENSORES

Os sensores biolgicos do nosso corpo so clulas especializadas que so sensveis a temperatura, luminosidade, vibrao, toxinas, hormnios, protenas, entre outros. No caso dos nossos robs, podemos pegar a definio do dicionrio:"Designao comum de dispositivos eltricos, eletrnicos, mecnicos ou biolgicos capazes de responder a estmulos de natureza fsica (temperatura, presso, umidade, velocidade, acelerao, luminosidade e etc.). So utilizados em sistemas de controle e monitoramento."No nosso kit temos quatro sensores: o de luz, o de toque, o de ultrassom e o de som.

SENSOR DE LUZO sensor de luz um dos dois sensores que d viso ao rob (o sensor de ultrassom o outro). ele que permite que o rob distinga entre claro e escuro, branco e preto. Ele pode ler a intensidade de luz numa sala e pode medir a intensidade de luz em superfcies coloridas. SENSOR DE TOQUEO sensor de toque concede ao rob o sentido do tato. Ele detecta quando o boto do sensor est sendo pressionado, indicando que est em contato com alguma coisa, e tambm quando ele liberado. SENSOR DE ULTRASSOMPermite que o rob "veja" e passe a detectar onde os objetos esto. Voc pode us-lo para fazer o rob evitar obstculos, detectar e medir a distncia, e detectar movimentos. O sensor de ultrassom mede distncias em centmetros e em polegadas. Ele capaz de medir distncias de 0 a 255 centmetros com uma preciso de +/- 3 cm. Ele usa a mesma tcnica que os morcegos usam: ele consegue medir a distncia calculando o tempo que leva para uma onda sonora bater em um objeto e retornar como se fosse um eco. Os objetos maiores com superfcies duras retornam melhores leituras. Enquanto que objetos feitos de tecido macio ou que possuem curvas (como uma bola) ou que so muito finos e pequenos podem ser difceis para o sensor detectar. SENSOR DE SOMO sensor de som faz com que seu rob oua! O sensor de som pode detectar tanto decibis (dB) quanto decibel ajustado (dBA). Um decibel uma medida da presso do som. No modo dBA a sensibilidade do sensor de som ajustada para a sensibilidade dos ouvidos humanos. Em outras palavras, so os sons que os seus ouvidos so capazes de ouvir. Na medio de decibis padro todos os sons so medidos com a mesma sensibilidade. Deste modo, estes sons podem ser muito altos ou muito baixos para serem ouvidos por nossos ouvidos. O sensor de som pode medir nveis de presso de som de at 90 dB o mesmo produzido por uma roadeira de gramas. Nveis de presso sonora so muito complexos, ento as leituras do sensor de som so mostradas no visor em percentagens (%). Quanto menor for o valor, mais calmo o ambiente. Por exemplo: 5% - como uma sala de estar silenciosa; 10% - seria como uma pessoa conversando um pouco distante; 10 - 30% - como uma conversao normal prxima ao sensor, ou uma msica tocando em um volume normal; 30 - 100% - como pessoas gritando ou uma msica sendo tocada em volume alto.

7. MONTAGEM NO LABORATORIO: SEGWAY EV3

O rob EV3, da linha LEGO Mindstorms, pode ser construdo de cinco maneiras diferentes. Ele se conecta internet e dotado de USB, leitor de carto SD, autofalante, memria de 16MB, sensor infravermelho de movimentos e controle remoto.

Sensores do Kit

No laboratrio, realizamos a montagem do SEGWAY, que uma das opes que a LEGO traz em seus esquemas de montagem.

Programa Realizado na Aula

Segway

8. BIBLIOGRAFIA

Control Systems Engineering, Norman Nise, 6 edio, 2011 Sistemas de Controle Modernos, Richard Dorf e Robert Bishop, 12 edio, 2013 Engenharia de Controle Moderno, Katsuhiko Ogata, 5 edio, 2011