Apostila Controle - 01 - Introdução
date post
06-Jul-2015Category
Documents
view
151download
2
Embed Size (px)
Transcript of Apostila Controle - 01 - Introdução
Controle de Sistemas Mecnicos
Metodologia do curso Sistemas de controle Malha aberta Malha fechada Realimentao Exerccios
Controle de Sistemas Mecnicos
Metodologia do cursoObjetivos Contedo Avaliao Bibliografia Cronograma Uso do Ensino Aberto
Controle de Sistemas Mecnicos
ObjetivosTransmitir o conhecimento bsico da rea de controle de sistemas lineares no tempo contnuo Envolve o controle clssico baseado no uso de funes de transferncia e uma introduo ao controle moderno com base na realimentao de estados Sero estudadas vrias aplicaes ao longo do curso, voltadas principalmente para sistemas mecnicos e eletromecnicos Como ferramenta computacional de simulao e anlise, o programa MATLAB/Simulink sero usados diariamente.Controle de Sistemas Mecnicos
ContedoO contedo envolve a anlise de sistemas e o projeto de controladores fazendo uso da modelagem dinmica do comportamento de sistemas lineares de parmetros concentrados com coeficientes invariantes no tempo Sero estudados modelos de estado e de entrada/sada, bem como tcnicas de avaliao do desempenho de sistemas no domnio do tempo e da freqncia Sero analisados os principais tipos de controladores utilizados tradicionalmente, bem como introduzidos os controladores mais modernos Sero apresentados mtodos de projeto de sistemas de controle, baseados em funo de transferncia e em modelagem de estado.Controle de Sistemas Mecnicos
AvaliaoSero ministradas 60 horas de aulas, em 15 semanas A avaliao ser realizada atravs de duas provas Sero fornecidas listas de exerccios periodicamente, cuja soluo altamente recomendada.
Controle de Sistemas Mecnicos
Bibliografia1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Engenharia de Controle Moderno, K. Ogata, Prentice Hall, 1982 Sistemas de Controle e Realimentao, Charles L. Phillips e Royce D. Harbor, Makron Books, 1996. Linear Systems, Naresh K. Sinha, John Wiley, 1991 Automatic Control Systems, B. C. Kuo, Prentice Hall, 1991 Linear Control Systems, Modeling, Analysis and Design, J. R. Rowland, John Wiley, 1986. Feedback Control of Dynamics Systems, G. F. Franklin. J. D. Powell e A. Naeini, Addison-Wesley, 1991 Sistemas de Controle Modernos, R. C. Dorf e R. H. Bishop, LTC Editora, 1998 Notas de aula: Controle de Sistemas Mecnicos e EletroMecnicos, E. G. O. Nbrega
Controle de Sistemas Mecnicos
SistemaUm sistema um conjunto de objetos agrupados de forma organizada de modo a realizar um determinado propsito Um sistema pode em geral ser dividido em sub-sistemas, cada um por sua vez um sistema Planta ou processo um sistema que se deseja controlar Controlador o sub-sistema que realiza a funo de controlar a planta
Controle de Sistemas Mecnicos
Representao de SistemasUm sistema caracterizado pelos seus sinais de entrada e de sada. Transforma os sinais de entrada nos sinais de sada.S in a is d e e n tr a d a S in a is d e s a d a P ro c e s s Plantao
O sistema mais simples possui uma nica entrada e uma nica sada.Entrada P u(t) y(t) Sada
Controle de Sistemas Mecnicos
Sistemas de ControleSistema de Controle a interconexo de componentes formando um sistema que produzir a resposta desejada Controlar atuar sobre uma dada planta de modo a atingir resultados de acordo com objetivos previamente estabelecidos H um atuador transformando os objetivos em esforo de atuao H um sensor medindo o resultado na sada da planta Os resultados obtidos devem se aproximar dos objetivos desejados
Controle de Sistemas Mecnicos
Classificao Sistema de ControleExistem dois tipos de sistema de controle : Sistema de Controle em malha aberta (MA) consiste em ajustar manualmente a ao do atuador de modo a se conseguir o resultado desejado, em geral monitorado visualmente Sistema de Controle em malha fechada (MF) consiste em realizar uma medio do resultado e corrigir de forma automtica a atuao de modo a diminuir o erro entre o desejado e o obtido
Controle de Sistemas Mecnicos
Controle em malha abertaConsiste em ajustar manualmente a ao do atuador de modo a se conseguir o resultado desejado, em geral monitorado visualmente Esquema geral controle malha abertaobjetivosControlador
atuaoPlanta
resultados
Controle de Sistemas Mecnicos
Representao dos sinais do sistemaEsquema geral controle malha aberta com respectivos sinaisobjetivos r(t)Controlador
atuao u(t)Planta
resultados y(t)sada
referncia
atuao
Sinal de entrada
Sinal de esforo de controle
Sinal de sada
Controle de Sistemas Mecnicos
Exemplo:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: MA
objetivos r(t)Temperatura desejadaControlador Pessoa
atuao u(t)posio da torneiraPlanta Chuveiro
resultados y(t)Temperatura obtida
Controle de Sistemas Mecnicos
Controle em malha fechadaConsiste em realizar uma medio do resultado e corrigir de forma automtica a atuao de modo a diminuir o erro entre o desejado e o obtido Esquema geral controle malha fechadaobjetivos1 In1 1
erro1
atuaoControlador1
resultadosProcesso1 1 1
Comparao 11
1
Medio1
Controle de Sistemas Mecnicos
Representao dos sinais do sistemaMalha fechada com respectivos sinaisSinal do erroe(t)1 Comparao 1 1 1
r(t)1 In1
u(t)Controlador1
y(t)Processo1 1 1
1
Medio1
Controle de Sistemas Mecnicos
Exemplo:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: MFe(t)1
r(t)1 In1
u(t)Controlador Pessoa 11
y(t)Processo Chuveiro 11 1
Comparao 11
1
Pele1
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: disparo de uma flecha
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: chuveiro eltrico
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: torradeira de cozinha
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique os sistemas de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: nvel de tanque
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: controle de rotao
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique o sistema de controle abaixo : ar condicionado
Controle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Classifique o sistema de controle abaixo e faa o esquema geral de controle identificando os componentes: Controle de direo do automvel
Controle de Sistemas Mecnicos
Dois tipos de controladores em MFRegulador: mantm uma sada constante Governador centrfugo Incubadora
r(t)=01 In1 1 Comparao 1 1
e(t)1
u(t)Controlador1
y(t)Processo1 1 1
1
Medio1
Controle de Sistemas Mecnicos
Dois tipos de controladores em MFRastreador: segue uma variao nos objetivos do sistema Aterrisagem Automvel Mssilr(t)1 In1 1 Comparao 1 1
e(t)1
u(t)Controlador1
y(t)Processo1 1 1
1
Medio1
Controle de Sistemas Mecnicos
Realimentao negativaO controle atua na planta de modo a anular a diferena entre a referncia e o resultado ao longo do tempo Sistemas de controle Controle de temperatura Controle de nvel
Sistemas naturais relao predador/presas temperatura do corpo/evaporao do suor
Controle de Sistemas Mecnicos
Realimentao positivaA realimentao positiva tem que ser evitada porque implica no aumento contnuo da energia do sistema, levando a situaes limites. Ex: balano Os controladores portanto devem sempre implementar a realimentao negativa para evitar a instabilidade O conceito de instabilidade fundamental e ser apresentado formalmente no momento oportunoControle de Sistemas Mecnicos
Exerccio:Defina: Realimentao negativa Sinal de referncia Sinal de atuao Esforo de controle Sinal de sada Sinal de erro Controlador rastreador Controlador regulador Planta Controle de malha fechada
Controle de Sistemas Mecnicos