Pendulum Lab

O Pendulum Lab é um mecanismo de simulação visual e interativo projetado para estudantes de engenharia, educadores e entusiastas de sistemas de controle. Explore os fundamentos da teoria de controle clássica e moderna estabilizando um pêndulo invertido em um carrinho em tempo real.

Preencha a lacuna entre equações diferenciais e a engenharia do mundo real por meio de feedback visual tátil e prático.

🔑 Principais Recursos

🕹️Toque Direto e Física Interativa

• Toque para Perturbar: Toque ou deslize diretamente na tela do pêndulo para aplicar forças de impulso definidas pelo usuário e testar a rejeição de perturbações do controlador.

• Integração de EDO em Tempo Real: Solucionador de física de alta precisão executando equações de movimento não lineares contínuas a 60 FPS.

• Parâmetros da Planta Ajustáveis: Modifique a massa do carrinho ($M$), o comprimento do pêndulo ($l$), a massa da haste ($m$) e os coeficientes de atrito em tempo real.

🎛️ Algoritmos de Controle Clássicos e Modernos

• PID e PID em Cascata: Ajuste os ganhos Proporcional, Integral e Derivativo. Aprenda por que o PID simples falha e como os laços de ângulo-posição em cascata resolvem a deriva do carrinho.

• Espaço de Estados e LQR: Projete Reguladores Quadráticos Lineares ajustando as matrizes de ponderação de estado ($Q$) e esforço de controle ($R$).

• Estratégias de Controle Avançadas: Experimente algoritmos de controle robustos, de modo deslizante e adaptativos para lidar com a dinâmica não modelada do sistema.

📊 Visualização Dinâmica em Tempo Real

• Gráficos de Osciloscópio ao Vivo: Monitore o erro angular ($\theta$), o deslocamento do carrinho ($x$) e a saída do esforço de controle ($u$) simultaneamente.

• Retratos de Fase: Plote a velocidade angular ($\dot{\theta}$) em função do ângulo ($\theta$) para visualizar regiões de estabilidade, ciclos limite e atratores do sistema.

• Marcadores de Impulso: Setas de vetores de força visual e indicadores de eventos no gráfico são acionados instantaneamente ao tocar na tela.

⚠️ Imperfeições de Hardware do Mundo Real

Ative restrições práticas de engenharia para ver como os controladores reais reagem fora da matemática ideal:

• Saturação do Atuador e Enrolamento Integral: Defina limites máximos de torque do motor.

• Ruído do Sensor: Injete ruído gaussiano nas medições de estado para testar o desempenho do filtro derivativo.

• Latência de Amostragem: Reduza as taxas de atualização do loop (10 Hz – 100 Hz) para analisar os efeitos da discretização.

🎓 Para Quem é o Pendulum Lab?

• Engenheiros Elétricos, Mecânicos e Mecatrônicos que estão aprendendo teoria de controle de feedback.

• Professores e Educadores que buscam um auxílio visual intuitivo para aulas e demonstrações em laboratório.

• Entusiastas e Desenvolvedores de Robótica que estão experimentando o design de algoritmos de controle em dispositivos móveis.

Baixe o Pendulum Lab hoje mesmo e transforme a matemática complexa de sistemas de controle em um playground visual e interativo!