XXVI Congresso de Iniciação Científica
Integração entre Matlab/Simulink e o Microcontrolador Arduino, para Desenvolvimento por Linguagem Gráfica e Hardware-in-the-Loop (HIL)
de Algoritmos de Controle para Levitação Magnética de uma Esfera.
Autores: Amanda Bianchi Benedicto Brito (aluna-autora), Samuel Euzédice de Lucena (orientador).
Campus Guaratinguetá, Departamento de Engenharia Elétrica. Engenharia Elétrica.
amanda_bianchi@yahoo.com.br.
Palavras Chave: LEVITAÇÃO MAGNÉTICA, SIMULINK, HARDWARE IN THE LOOP.
Introdução
Existem soluções no mundo comercial de sistemas operacionais de tempo real (RTOS, em inglês) que lidam com diversos microcontroladores, tais como DSPs e FPGAs, de maneira simbólica (quase “iconográfica”). Ambientes como Matlab/Simulink [1] [2] aliviam a pressão sobre o desenvolvedor, liberando mais tempo para que este dirija seus esforços às técnicas de controle que se deseja investigar.
Objetivos
Este projeto tem como objetivo desenvolver um controlador discreto de levitação magnética usando a plataforma Matlab/Simulink diretamente conectada ao Microcontrolador (MCU-Microcontroller Unit). O módulo didático poderá ser utilizado no ensino de matérias como “Controle Discreto”, “Sistemas Microprocessados” e “Eletrônica Industrial”.
Materiais e Métodos
A primeira etapa do projeto foi viabilizar a integração das Plataformas Matlab/Simulink e Arduino. Em seguida, foram testados os recursos do Arduino para a aquisição de dados analógicos e controle da largura de pulsos do PWM. Este sinal controlará a força imposta por um eletroímã, para fazer a levitação magnética da esfera, com base na medição do erro em relação à sua posição de equilíbrio.
Por ora, os testes foram feitos usando-se um osciloscópio físico. Posteriormente, será empregada a interface com o Simulink e seus intrumentos virtuais. O Arduino trafega seus códigos com computador via USB.
Resultados e Discussão
A partir de entradas analógicas de um sinal DC controlado por um potenciômetro e de um sinal senoidal gerado por um gerador de sinais, respectivamente, obtiveram-se os pulsos PWM a seguir:
Figura 1. Sinal de PWM a partir de entrada de tensão DC com duty cycle de 50%
Figura 2. Sinal de PWM a partir de entrada de tensão senoidal.
Conclusões
Com os primeiros resultados, pode-se notar que o controle por PWM utilizando o Arduino a partir da leitura de dados analógico é algo possível, sendo que proporciona a saída desejada inicialmente para controle discreto de levitação magnética.
[1] The Mathworks, Inc. Texas Instruments Support from Embedded Coder. Generate code for Texas Instruments processors. 1994-2016. Disponível em:
<http://www.mathworks.com/hardwaresupport/texasinstruments.h tml?s_tid=gn_loc_drop>. Acesso em: 24/02/2016.
[2] B. Cole. Simulink, MATLAB linked to Code Composer Studio.
04/09/2006.
Disponível em: <http://www.embedded.com/electronics- news/4135705/Simulink-MATLAB-linked-to-Code-Composer- Studio>. Acesso em: 24/02/2016.
