Análise comparativa de controladores PID, lógica fuzzy e redes neurais aplicados ao controle de velocidade de motor de corrente contínua sob variações de carga

dc.contributor.advisor1França, Celso Aparecido de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4547836128892982
dc.contributor.authorVicente, João Gabriel de Abreu
dc.date.accessioned2026-08-10T18:03:41Z
dc.date.issued2026-07-16
dc.description.abstractThis work presents the development and comparison of conventional PID, Fuzzy-PID, and Neural-PID controllers applied to the speed control of a direct current motor subjected to reference changes and load variations. The study aimed to evaluate whether adjusting the PID gains through fuzzy logic and a neural network could improve system performance compared with the use of fixed gains. Initially, the main electrical and mechanical parameters of the experimental setup were identified and used to obtain the mathematical model of the motor and to perform simulations in MATLAB. The controllers were evaluated in eight simulated scenarios involving different load levels, successive reference and disturbance changes, and parametric variations of the plant. Subsequently, the three methods were implemented in LabVIEW and experimentally evaluated in six scenarios using a data acquisition device, an analog output conditioning circuit, and a virtual load inserted into the control signal path. The comparison was based on metrics such as rise time, settling time, overshoot, maximum speed drop, recovery time, integral error indices, and control effort. In the simulations, the Fuzzy-PID and especially the Neural-PID showed advantages in disturbance rejection, damping, and robustness against plant variations. In the experimental tests, the conventional PID produced faster responses in several events, whereas the intelligent controllers showed specific advantages through overshoot reduction, lower control signal variation, and more damped responses. It is concluded that none of the methods was superior under all evaluated conditions. The PID controller proved suitable for operating conditions close to its nominal tuning and for applications that prioritize speed and simplicity, while the Fuzzy-PID and Neural-PID presented advantageous characteristics when smoother responses, gain adaptation, and lower sensitivity to certain operating changes are requiredeng
dc.description.resumoEste trabalho apresenta o desenvolvimento e a comparação dos controladores PID convencional, Fuzzy-PID e Neural-PID aplicados ao controle de velocidade de um motor de corrente contínua submetido a mudanças de referência e variações de carga. O estudo teve como objetivo avaliar se o ajuste dos ganhos do PID por meio de lógica fuzzy e rede neural poderia melhorar o desempenho do sistema em relação à utilização de ganhos fixos. Inicialmente, foram identificados os principais parâmetros elétricos e mecânicos da bancada, utilizados na elaboração do modelo matemático do motor e nas simulações realizadas no MATLAB. Os controladores foram avaliados em oito cenários simulados, envolvendo cargas de diferentes intensidades, alterações sucessivas de referência e perturbação, além de variações paramétricas da planta. Posteriormente, os três métodos foram implementados no LabVIEW e avaliados experimentalmente em seis cenários, utilizando uma placa de aquisição de dados, um circuito de condicionamento da saída analógica e uma carga virtual inserida no caminho do sinal de controle. A comparação foi realizada por meio de métricas como tempo de subida, tempo de acomodação, sobressinal, queda máxima de velocidade, tempo de recuperação, índices integrais de erro e esforço de controle. Nas simulações, o Fuzzy-PID e, principalmente, o Neural-PID apresentaram vantagens em rejeição de perturbações, amortecimento e robustez diante das variações da planta. Nos ensaios experimentais, o PID convencional apresentou respostas mais rápidas em diferentes eventos, enquanto os controladores inteligentes se destacaram em condições específicas pela redução do sobressinal, menor variação do comando e respostas mais amortecidas. Conclui-se que nenhum dos métodos foi superior em todas as situações avaliadas. O PID mostrou-se adequado para condições próximas à sua sintonia nominal e aplicações que priorizam rapidez e simplicidade, enquanto o Fuzzy-PID e o Neural-PID apresentaram características vantajosas quando se deseja maior suavidade, adaptação dos ganhos e menor sensibilidade a determinadas mudanças de operação.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationVICENTE, João Gabriel de Abreu. Análise comparativa de controladores PID, lógica fuzzy e redes neurais aplicados ao controle de velocidade de motor de corrente contínua sob variações de carga. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24477.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24477
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.courseEngenharia Elétrica - EE
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectControle de velocidadepor
dc.subjectSpeed controleng
dc.subjectFuzzy-PIDeng
dc.subjectNeural-PIDeng
dc.subjectMotor de corrente contínuapor
dc.subjectDirect current motoreng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleAnálise comparativa de controladores PID, lógica fuzzy e redes neurais aplicados ao controle de velocidade de motor de corrente contínua sob variações de cargapor
dc.title.alternativeComparative analysis of PID controllers, fuzzy logic, and neural networks applied to DC motor speed control under load variationseng
dc.typeTCC

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