Desenvolvimento de Um Veículo Microcontrolado por Malha Fechada

Um veículo que possua microcontroladores e sensores suficientes para receber instruções de uma unidade central, processar estas instruções e realizar uma tarefa é considerado um veículo autônomo, mesmo que o centro de tomada de decisões não esteja localizado no veículo. Este conceito se aplica ao presente trabalho, onde um robô móvel de duas rodas executa trajetórias compostas de trechos retos e arcos de circunferência com aceleração especificadas, monitorado apenas pelos deslocamentos angulares dos motores, permitindo o fechamento de uma malha de controle sobre estes. A modelagem de um veículo autônomo considerando apenas a cinemática do veículo resulta em um sistema não holonômico, acarretando em dificuldades para o seu controle. Baseado na mecânica de corpos rígidos, foi possível contornar essas dificuldades no desenvolvimento do modelo matemático. Este tratamento considera tanto a cinemática quanto a dinâmica do veículo, descrevendo seu movimento através de equações diferenciais que possibilitam a utilização de técnicas de controle linear. Na realidade, a cinemática do veículo introduz um termo não linear que depende de vários parâmetros, incluindo o raio de curvatura da trajetória do centro de massa do veículo e, embora o controle da trajetória do veículo seja um problema de tracking, o projeto do controlador foi desenvolvido para um problema de regulação com entrada em degrau. A análise da não linearidade mostra que esta é limitada a uma pequena região e os resultados das simulações mostraram a validade do modelo. O bom desempenho do controlador para uma ampla faixa de valores foi constatado e confirma o resultado esperado, pois a trajetória varia lentamente em relação à dinâmica do sistema. O veículo foi montado com motorização independente nas duas rodas através de motores C.C. com caixa de redução e encoder ótico acoplados. Um microcontrolador recebe os parâmetros da trajetória desejada e comanda outros dois microcontroladores dedicados, responsáveis pelos movimentos dos motores. Esses realizam o controle em malha fechada, utilizando os encoders montados nos eixos dos motores e emulando compensadores PID. Resultados de trajetória experimentais foram obtidos e demonstraram a exeqüibilidade da concepção