Documentation: Teoria do controle PID

Documentation/abntex2ime/teoria.tex

@@ -64,3 +64,33 @@ T_{p1} = \frac{RJ}{bR + K_tK_e}
 \end{equation}
 
 \par As constantes $K_p$ e $T_{p1}$ podem tanto ser calculadas matematicamente pelas equações acima quanto determinadas experimentalmente com o auxílio de uma bancada de testes e ferramentas computacionais.
+\par Diante disso, percebe-se que o motor DC é aproximadamente um sistema linear invariante no tempo (LTI) de primeira ordem e, portanto, é atendido por toda a teoria de controle desenvolvida para esse tipo de sistema.
+
+\section{Controle PID}
+
+\par O controle proporcional integral derivativo (PID) é um dos mais utilizados na robótica devido à sua versatilidade e capacidade de controlar com precisão sistemas com as mais variadas características. É um tipo de controle que se encaixa muito bem com sistemas LTI de primeira ordem, como o motor DC. A malha de controle de um sistema controlado por PID pode ser vista na figura \ref{fig:diagramaControladorPID}.
+
+\begin{figure}[!ht]
+	\centering
+	\includegraphics[width=\textwidth]{img/DiagramaControladorPID-crop.pdf}   
+	\caption{Diagrama de blocos de um sistema controlado por PID}
+	\label{fig:diagramaControladorPID}
+\end{figure}
+
+\par Em um sistema contínuo a tempo contínuo ideal, a função de transferência do controlador PID será a da equação \ref{eqn:ftPIDIdeal}
+
+\begin{equation}
+\frac{DutyCycle}{Erro} = kp + \frac{ki}{s} + kd \cdot s
+\label{eqn:ftPIDIdeal}
+\end{equation}
+
+\par Onde $kp$, $ki$ e $kd$ são constantes chamadas respectivamente de proporcional, integral e derivativa. Influenciam diretamente no comportamento do controlador PID e, portanto, do sistema de controle do robô de forma geral. Encontrar os melhores valores para estas constantes torna-se então um trabalho de otimização que pode ser auxiliado por métodos como os de Ziegler-Nichols \cite{Franklin2019-dx}.
+\par Contudo, esta função de transferência representa um controlador não-causal e, portanto, não pode ser aplicada diretamente a sistemas reais. Sendo assim, é necessário realizar adaptações ao implementar nos robôs.
+\par No robô de desenvolvimento, a planta pode ser entendida como sendo o conjunto que engloba a ponte H e o motor, enquanto as forças externas aplicadas ao motor serão vistas como perturbações $W(t)$ no sistema. Além disso, existem ainda perturbações $V(t)$ causadas por imprecisões dos sensores utilizados. O controlador PID e os cálculos dos sinais de referência e de erro serão implementados no firmware do microcontrolador, o que faz com que o robô precise ser um sistema discreto a tempo discreto. Dessa forma, o diagrama de blocos do sistema de controle do robô de desenvolvimento será o da figura \ref{fig:diagramaPIDRobo}.
+
+\begin{figure}[!ht]
+	\centering
+	\includegraphics[width=\textwidth]{img/DiagramaPIDRobo-crop.pdf}   
+	\caption{Diagrama de blocos do controle do robô de desenvolvimento}
+	\label{fig:diagramaPIDRobo}
+\end{figure}