Nome do Projeto
Estudo de sistemas dinâmicos com experimentos de hardware-in-the-loop virtuais
Ênfase
Ensino
Data inicial - Data final
01/12/2025 - 01/12/2026
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Este projeto tem como objetivo desenvolver um ambiente de estudo e simulação de sistemas dinâmicos utilizando a técnica de Hardware-in-the-Loop (HIL) de forma virtual. Tradicionalmente, HIL é usado para testar e validar controladores em tempo real com o auxílio de hardware físico. No entanto, com os avanços em plataformas de simulação, hoje em dia há emuladores de HIL que permitem tal implementação totalmente de forma virtual, para os casos onde não têm-se acesso aos dispositivos HIL. O projeto será estruturado em torno da modelagem de sistemas dinâmicos — como geradores síncronos, turbinas eólicas e inversores — utilizando ferramentas gratuitas. Em paralelo, serão desenvolvidos controladores que serão conectados aos modelos via laços de realimentação, simulando a interação real entre sistema e controlador, com ênfase na execução em tempo quase-real. Entre os objetivos específicos estão: (1) proporcionar um ambiente acessível para experimentação e ensino de controle de sistemas dinâmicos; (2) permitir o teste e a validação de algoritmos de controle antes de sua implementação em hardware real; e (3) fomentar a aprendizagem prática mesmo em contextos com recursos limitados.
Objetivo Geral
Proporcionar um ambiente acessível para experimentação e ensino de controle de sistemas dinâmicos.
Justificativa
O estudo de sistemas dinâmicos e de controle é fundamental em diversas áreas da engenharia, como automação, energia e eletrônica. No entanto, a aplicação prática desses conceitos muitas vezes exige laboratórios físicos com alto custo de aquisição, manutenção e operação, o que pode ser um obstáculo significativo para instituições com recursos limitados. A técnica de HIL tradicional oferece uma abordagem eficaz para testar e validar controladores de forma segura e eficiente, conectando controladores reais a modelos simulados de sistemas físicos. Contudo, o uso de hardware físico continua sendo uma barreira em termos de acessibilidade, escalabilidade e flexibilidade.
Diante desse cenário, a proposta de utilizar HIL de forma virtual surge como uma solução viável, moderna e de baixo custo. A virtualização permite criar ambientes de simulação completos, onde tanto o sistema quanto o controlador são modelados e executados em tempo real dentro de uma mesma plataforma computacional. Isso amplia significativamente as possibilidades de ensino em ambientes com infraestrutura limitada.
Diante desse cenário, a proposta de utilizar HIL de forma virtual surge como uma solução viável, moderna e de baixo custo. A virtualização permite criar ambientes de simulação completos, onde tanto o sistema quanto o controlador são modelados e executados em tempo real dentro de uma mesma plataforma computacional. Isso amplia significativamente as possibilidades de ensino em ambientes com infraestrutura limitada.
Metodologia
A metodologia envolve a modelagem de sistemas dinâmicos em plataformas de simulação e o desenvolvimento de controladores virtuais integrados via técnicas de HIL totalmente digitais. Serão realizados testes em tempo quase-real para validar o desempenho dos controladores frente a diferentes condições do sistema simulado. A plataforma será modular, permitindo reuso e expansão. Serão incluídas análises comparativas entre abordagens clássicas e modernas de controle, com foco em aplicações educacionais e experimentação prática sem necessidade de hardware físico.
Indicadores, Metas e Resultados
1) Capacitar os estudantes do projeto a trabalhar com HIL virtual;
2) Criar um ambiente HIL virtual funcional e modular até o final do projeto;
3) Elaborar um material didático para uso educacional, o qual poderá ser consultado pelos estudantes de iniciação científica de outros projetos, bem como outros interessados, reduzindo a curva de aprendizado inicial deste tipo de ferramenta computacional.
2) Criar um ambiente HIL virtual funcional e modular até o final do projeto;
3) Elaborar um material didático para uso educacional, o qual poderá ser consultado pelos estudantes de iniciação científica de outros projetos, bem como outros interessados, reduzindo a curva de aprendizado inicial deste tipo de ferramenta computacional.
Equipe do Projeto
| Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
|---|---|---|---|
| MARLON SOARES SIGALES | |||
| MATEUS RADKE | |||
| PAULO JEFFERSON DIAS DE OLIVEIRA EVALD | 2 | ||
| SAMUEL COSTA SCHÜLER |