Sistemas de Controle - 01 - Introducao aos Sistemas de Controle.pdf, Notas de aula de Sistemas de Controle Lineares

Baixe Sistemas de Controle - 01 - Introducao aos Sistemas de Controle.pdf e outras Notas de aula em PDF para Sistemas de Controle Lineares, somente na Docsity!

SISTEMAS DE

CONTROLE

Unidade 1 Introdução aos Sistemas de Controle Prof.: Thiago Madureira Braga

1. Introdução

2. Revisão Histórica

3. Definições Gerais

4. Sistemas de Controle

5. Exemplos Práticos

Introdução

• Controle presente em:
  • CNC nas indústrias manufatureiras
  • Piloto automático na indústria aerospacial
  • Projeto de carros e caminhões na indústria automotiva
  • Operações industriais: controle de pressão, temperatura,

umidade, viscosidade, vazão

Introdução

• Avanços no controle automático visam:
  • Otimizar o desempenho dos sistemas dinâmicos
  • Melhorar o trabalho árduo de várias rotinas de

operações manuais repetitivas

Revisão Histórica

Século XVIII: regulador centrífugo de James Watt para controle de velocidade de uma máquina a vapor.

Revisão Histórica

Trabalhos importantes em teoria de controle no

estágio inicial se devem a Minorsky, Hazen e

Nyquist.

• 1922 – Minosrky
  • Controladores automáticos para pilotagem e embarcações
  • Estabilidade determinada por equações diferenciais
• 1932 – Nyquist
  • Estabilidade de sistemas de malha fechada com base na resposta de malha aberta a excitações senoidais estacionárias
• 1934 – Hazen
  • Servomecamismo para sistemas de controle de posição

Revisão Histórica

Final década de 1950: Foco em projetos de controle ótimo

A partir de 1960: Computadores digitais para análise e síntese de sistemas complexos no domínio do tempo. Emprego de controle por variáveis de estado

1960 – 1980: Controle ótimo de sistemas determinísticos e estocásticos Controle adaptativo

1980 em diante: Controle robusto e tópicos associados

Revisão Histórica

Computadores digitais tornaram-se baratos e compactos: são utilizados como parte integrante dos sistemas de controle.

Recentes aplicações da teoria de controle moderno:

• Sistemas de engenharia
• Sistemas biológicos
• Sistemas de biomedicina
• Sistemas econômicos
• Sistemas socioeconômicos

Processo

Verbo que indica a ação de avançar, ir para frente ( pro+cedere ). Um conjunto sequencial e particular de ações com objetivo comum.

Conjunto de atividades ou operações industriais que modificam as propriedades das matérias-primas com o propósito de obter produtos que atendam as necessidades da sociedade.

Podem ser:

• Contínuos
  • Ocorrem de forma ininterrupta
  • Fluxo contínuo de insumos
  • Exemplos: eletrificação, aquecimento, etc
• Batelada
  • Ocorrem em ciclos ou lotes
  • Envolve (geralmente) acúmulo de matéria
  • Exemplos: fornos, cozimentos, misturas, etc

Sistema

Combinação de componentes escolhidos que atuam em conjunto para realizar um processo de interesse.

Variáveis

Grandeza (física, química, biológica, etc) ou condição medida com objetivos de monitoração ou controle.

• Variável Controlada: grandeza ou condição que se pode alterar (controlar) para atingir objetivos. Normalmente é chamada de saída da planta.
• Variável Manipulada: grandeza ou condição modificada pelo controlador que influencia a variável controlada. Normalmente é chama de entrada da planta.
• Distúrbio: sinal que tende a afetar de maneira adversa o valor da variável de saída (cargas variáveis, por exemplo).
• Ruído: interferência parasita no funcionamento ou monitoramento da planta que pode afetar a saída.

1. Introdução

2. Revisão Histórica

3. Definições Gerais

4. Sistemas de Controle

5. Exemplos Práticos

Malha Fechada (com realimentação)

Estabelece uma relação de comparação entre saída e entrada de referência, utilizando a diferença como meio de controle.

• A saída é monitorada necessariamente.
• A presença da realimentação minimiza o erro.
• Relativamente menos sensível à presença de distúrbios.
• Ruídos tendem a afetar menos (podem ser cancelados)

Tipos de Sistemas

• Regulador: a variável de saída deve manter um valor constante, igual ou proporcional ao valor de referência da variável de entrada. - Reguladores de velocidade (piloto automático) - Estabilizadores de temperatura - Nível de líquido em reservatório
• Rastreador (perseguição): a variável de saída deve acompanhar (perseguir) a variável de entrada, quando esta mudar de valor. - Servo-mecanismos - Perseguidores de posição - Rastreadores de alvos móveis