Comparação do desempenho de controle de um sistema Ball on Plate com diferentes métodos de realimentação: método tradicional e por visão computacional

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle dinâmico do tipo Ball on Plate, cujo objetivo é equilibrar uma esfera livre sobre uma superfície plana por meio do acionamento de servomotores controlados por realimentação. Foram implementadas e comparadas duas abordagens distintas de detecção da posição da esfera: uma utilizando uma tela resistiva sensível ao toque (touchscreen) e outra baseada em visão computacional, com processamento de imagem em tempo real. O sistema foi modelado matematicamente e controlado por um algoritmo PID implementado no microcontrolador ESP32. Além disso, foi realizada uma comparação do comportamento dinâmico com duas diferentes esferas, variando massa, diâmetro e atrito. Os resultados experimentais demonstraram que o método de visão computacional apresentou desempenho superior, com menor sobressinal e tempo de acomodação, além de maior estabilidade frente a ruídos. A proposta se mostra eficaz para fins didáticos e de pesquisa, possibilitando o estudo prático de controle em sistemas dinâmicos não-lineares.