Módulo Didático: Sistema Barra-Bola

Abstract

Este trabalho apresenta a sintonia de um controlador PID utilizando o método de Ziegler-Nichols em malha fechada, aplicado ao sistema Bola-e-Viga, um problema clássico de controle não linear. O objetivo é projetar um controlador capaz de estabilizar e posicionar a bola em uma posição desejada ao longo da viga, compensando perturbações e variações dinâmicas. O modelo matemático do sistema é analisado para identificar seus parâmetros dinâmicos. A partir da resposta experimental, o ganho crítico (Kcu) e o período crítico (Pu) são determinados para calcular os ganhos do PID. O controlador é implementado em um microcontrolador, como o Arduino Uno, com sensores utilizados para medição de posição e um motor para ajustar o ângulo da viga. O desempenho é avaliado por meio de métricas como tempo de acomodação, sobressinal e erro em regime permanente. Os resultados demonstram a eficácia do método de Ziegler-Nichols para aplicações de controle educacionais e industriais, ao mesmo tempo que destacam suas limitações no tratamento de dinâmicas não lineares.