Pêndulo Invertido

Resumo: Esta pesquisa consiste em simulações, no Matlab, de sistemas de pêndulo invertido, objetivando auxiliar como uma ferramenta didática à disciplina de
Modelos Dinâmicos. Com os conhecimentos adquiridos, este trabalho estimula sua aplicação prática, contribuindo significativamente para a formação profissional do estudante da área de engenharia. A metodologia compreendeu o estudo bibliográfico dos sistemas de pêndulos, a modelagem matemática e a simulação em malha aberta no Matlab.

1. INTRODUÇÃO

Atualmente, a automação de sistemas de controles está se tornando cada vez mais associada ao setor da informática. Vários tipos de controle são construídos, de maneira acelerada, por sofisticados métodos e recursos da computação.
Abundantemente, podemos encontrar no campo industrial, alguns desses sistemas de controles automáticos: inovação espacial e bélica, robótica, transportes, setor de montagem automatizada, produção de equipamentos, controle de qualidade, entre outros. Desta forma, o controle torna-se indispensável na vida moderna, de forma contínua e diversificada de atuação, com abrangência completa e ampla, em que o uso de sistemas automáticos de controle tem se difundido em larga escala, podendo mesmo ser considerados como alicerces para o desenvolvimento tecnológico. E entre os muitos desses sistemas existentes, podemos citar o pêndulo invertido. O pêndulo invertido é um sistema mecânico muito útil no estudo de controle de posição de sistemas instáveis como o controle de posição de veículos espaciais na fase de lançamento (Ogata (2003)), o controle da postura ereta natural dos seres bípedes (Naves (2006)) e outros.
O sistema consiste de um pêndulo invertido preso a um carrinho sobre o qual é aplicada uma força. O objetivo do controle é manter o pêndulo equilibrado na posição vertical, mesmo quando perturbações são aplicadas ao sistema, por exemplo, a força de atrito aplicada ao carrinho ou o deslocamento do pêndulo de um
ângulo