Prototipagem Rápida de Controle: O que é e Como Funciona?

O que é prototipagem rápida?

A Prototipagem Rápida de Controle (RCP), em inglês Rapid Control Prototyping, é uma abordagem inovadora no desenvolvimento de sistemas de controle que permite testar algoritmos e conceitos de controle de forma rápida e eficiente. Ao invés de depender de microcontroladores ou processadores prontos, a RCP permite simular e validar um controlador em um ambiente de protótipo, antes de definir todos os detalhes do hardware, interfaces ou protocolos. Essa metodologia é essencial para validar ideias e conceitos, identificando rapidamente potenciais problemas e validando soluções, o que acelera o desenvolvimento de produtos e sistemas complexos.

Como funciona a prototipagem rápida?

A palavra-chave em prototipagem rápida é flexibilidade. A metodologia envolve o uso de hardware especializado que possui diversas interfaces de entrada e saída, como canais analógicos, digitais, PWM, e protocolos de comunicação como CAN, Ethernet, entre outros. Este hardware não possui as limitações de desempenho do produto final, permitindo que engenheiros e cientistas validem rapidamente os conceitos de controle, mesmo em estágios iniciais do desenvolvimento, sem a necessidade de um microcontrolador dedicado ou sistemas de controle totalmente definidos.

A principal vantagem da RCP é permitir que você teste e ajuste algoritmos em tempo real, utilizando um ambiente de prototipagem que replica a operação do sistema final, mas de maneira mais rápida e menos onerosa. Esse ciclo de teste rápido ajuda a identificar falhas de conceito e otimizar a solução final antes da implementação física definitiva.

O Papel do Hardware na Prototipagem Rápida de Controle

Uma das principais ferramentas para a prototipagem rápida de controle são as máquinas de prototipagem como as oferecidas pela Speedgoat. Elas fornecem hardware de alto desempenho e flexibilidade, adaptáveis para diversas aplicações de controle, tanto em ambientes de bancada quanto em campo. O hardware de prototipagem da Speedgoat é projetado para ser completamente compatível com Simulink, o que permite que engenheiros convertem modelos de controle desenvolvidos diretamente em Simulink, Simscape e outros blocksets para um código executável em tempo real com apenas um clique.

Benefícios da Prototipagem Rápida de Controle

1. Validação Rápida de Conceitos: A prototipagem rápida permite testar algoritmos de controle em estágios iniciais, sem a necessidade de uma implementação completa do hardware. Isso permite ajustar o modelo rapidamente, reduzindo o risco de falhas no produto final.

2. Desenvolvimento Ágil: Com hardware flexível e fácil integração, a prototipagem rápida acelera o desenvolvimento e a iteração de sistemas de controle complexos. Isso é particularmente valioso em projetos de automação industrial, veículos autônomos, robótica, e controle de sistemas dinâmicos.

3. Simulação e Teste em Tempo Real: Utilizando plataformas como Speedgoat, que são 100% compatíveis com Simulink, é possível realizar simulações em tempo real e implementar ajustes sem a necessidade de código manual complexo. Isso reduz significativamente o tempo de desenvolvimento e aumenta a confiança no sistema de controle.

4. Flexibilidade de Interfaces: O hardware de RCP oferece uma variedade de interfaces, como entrada e saída analógicas e digitais, PWM, e protocolos de comunicação, permitindo que o protótipo seja testado com diferentes sensores e atuadores sem a necessidade de reconfiguração do sistema.

Speedgoat e Simulink: A Combinação Ideal para Prototipagem Rápida de Controle

A Speedgoat oferece soluções de hardware para prototipagem rápida de controle que são especialmente projetadas para complementar plataformas como Simulink, Simscape e outros blocksets. Essa combinação permite que você desenvolva, simule e execute modelos de controle em tempo real com zero tempo de implementação. O processo é tão simples quanto criar o modelo de controle, configurar a interface com o hardware e executar o código diretamente no protótipo.

Essa integração de software e hardware permite que engenheiros e cientistas passem do ambiente de desenvolvimento de desktop para o campo de teste em apenas alguns minutos, proporcionando uma experiência fluida e rápida de prototipagem.

Rodrigo Botelho é atualmente responsável na MCBTI pelos produtos Speedgoat no Brasil. Formado em Engenharia, possui experiência em diferentes mercados em desenvolvimento de Sistemas Embarcados com ferramentas Model-Based Design.