Desenvolvimento de um Software Didático para Simulação de Sistemas Dinâmicos.

Abstract

Apesar da ampla utilização de ferramentas computacionais como MATLAB no ensino de engenharia, sua natureza proprietária e custos elevados frequentemente limitam o acesso ao conhecimento, especialmente em um cenário de recursos financeiros limitados. Essa problemática motiva a busca por alternativas open-source que mantenham as mesmas capacidades de cálculo e visualização, sem as restrições de licenciamento. Este trabalho apresenta a implementação de métodos numéricos clássicos e avançados (Euler, RungeKutta) para a solução de sistemas dinâmicos lineares e invariantes no tempo modelados no espaço de estados, integrados a uma interface gráfica open-source desenvolvida em GNU Octave. A ferramenta permite ao usuário selecionar o método desejado, inserir os parâmetros das matrizes do sistema e visualizar os resultados de forma intuitiva. O objetivo é fornecer uma interface computacional eficiente para análise comparativa de técnicas numéricas, com aplicações na disciplina de Modelagem e Simulação de Processos do curso de Engenharia de Controle e Automação. Os resultados demonstram a eficácia da ferramenta como recurso didático, facilitando o estudo de sistemas dinâmicos, auxiliando na compreensão teórica e prática dos métodos numéricos aplicados.

Despite the widespread use of computational tools like MATLAB in engineering education, their proprietary nature and high costs often limit access to knowledge, particularly in resource-constrained settings. This challenge motivated the search for open-source alternatives that preserve the same computational and visualization capabilities without licensing restrictions. This work presents the implementation of classical and advanced numerical methods (Euler, Runge-Kutta) for solving linear time-invariant dynamic systems modeled in state-space form, integrated into an open-source graphical interface developed in GNU Octave. The tool allows users to select the desired method, input system matrix parameters, and intuitively visualize results. Its goal is to provide an efficient computational interface for comparative analysis of numerical techniques, with applications in the Modeling and Simulation of Processes course for Control and Automation Engineering. The results demonstrate the tool’s effectiveness as a didactic resource, facilitating the study of dynamic systems and enhancing theoretical and practical understanding of applied numerical methods.