CCL: CONTROLE CLÁSSICO - joinville.udesc.br · • Mestrado e Doutorado em Engenharia Eletrônica...
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CCL:
CONTROLE CLÁSSICO
Profa. Mariana Cavalca
Currículo Resumido • Curso Técnico em Eletro-Eletrônica – ETEP (São José dos Campos - SP)
• Iniciação científica (estatística)
• Estágio – Empresa ITA júnior: microcontroladores.
• Engenharia de Controle e Automação – Unifei (Itajubá – SP)
• Monitoria de Física
• Iniciação científica e Trabalho de Diploma (PDI e Visão Computacional)
• Estágio – Citech – Sistemas Supervisórios, CLP, Banco de Dados
• Mestrado e Doutorado em Engenharia Eletrônica e Computação na área de Sistemas e
Controle – ITA (São José dos Campos - SP)
• Cargo de Professor Adjunto na UDESC desde Setembro de 2011. Membro do Grupo de
Controle do DEE. Coordenadora do Laboratório de Controle de Processos. Tutora do PET
Engenharia Elétrica.
• Principais áreas de Interesse: Teoria de Controle, Controle Preditivo, Controle Tolerante a
Falhas, Estimação Paramétrica, Desenvolvimento de Plantas Didáticas.
CONTROLE CLÁSSICO Introdução aos Sistemas de Controle:
Revisão
Profa. Mariana Cavalca
O que é controlar?
Histórico Atual de Controle • Primeiro trabalho significativo: controlador de velocidade de
James Watt; • Década de 1940: Métodos baseados no diagrama de Bode
(resposta em frequência); • Década de 1950: Lugar das raízes; • 1960-1980: controle ótimo, controle adaptativo • 1980-hoje: controle robusto, controle baseado em
inteligência computacional, controle tolerante a falhas, etc...
Controle
Clássico
Controle
Moderno
Definições
Variável
Controlada
Variável
Manipulada
Planta Processo Sistema
Distúrbio
Interno
Distúrbio
Externo
Controle realimentado
Malha Aberta x Malha Fechada
• Porque fechar a malha de um sistema (Feedback – Realimentação) ?
1. Estabilizar;
2. Reduzir a sensibilidade a variações de G(s);
3. Rejeitar distúrbios;
4. Modificar a resposta transitória;
5. Reduzir o erro em regime permanente.
• Quando é melhor aplicar a malha aberta?
Controle Automático
Especificação de Desempenho
• Traduzir:
Especificação de Desempenho
• Em índices de desempenho:
1. Função de Custo ou objetivo;
2. Resposta Transitória;
Tempo de acomodação, Máximo pico, tempo de subida, etc...
3. Acurabilidade Estática;
Erro em regime permanente
4. Acurabilidade Relativa.
Margens para estabilidade.
Introdução aos Sistemas de Controle
• ISC:
1. Conceitos básicos (Laplace);
2. Modelagem Matemática;
3. Análise de sistemas de 1ª e 2ª ordem;
4. Estabilidade absoluta e relativa;
5. Erro em regime permanente.
Modelo Matemático Sistema Físico
Modelo
Identificação Modelagem Análise Estatística
O Modelo é útil ou não? Análise
Simulação Projeto
Validação
Modelagem Matemática
Simplicidade Acurácia
Sistemas Lineares Invariantes no Tempo
Diagrama em Blocos
Sistema de Primeira Ordem
Tempo de
Acomodação: 3T
(5%) ou 4T (2%)
Tempo de Subida:
2,2T
Sistema de Segunda Ordem
Sistema de Segunda Ordem
• Sub – Amortecido
Sistema de Segunda Ordem
-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2Pole-Zero Map
Real Axis
Imag
inary
Axis
Wn
ξWn
Wd
β
Controle Clássico
Como impor um comportamento desejado?
• Projeto de Controladores no Domínio da Frequência.
CCL – Plano de Ensino Resumido
1. Análise pelo Diagrama do Lugar das Raízes;
2. Ações Básicas de Controle;
3. Projeto de Controladores por Intermédio do Diagrama
do Lugar das Raízes;
4. Técnicas de Análise de Resposta em Frequência;
5. Projeto de Controladores por Intermédio de Técnicas
de Resposta em Frequência;
6. Tópicos especiais sobre controladores PID.
CCL – Livros Base
• OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. 5. ed. São Paulo:
Pearson, 2010. 809 p. ISBN 9788576058106
• MAYA, Paulo Alvaro; LEONARDI, Fabrizio. Controle essencial. São
Paulo: Pearson, 2011. 344 p. ISBN 9788576057000
• DORF, Richard C; BISHOP, Robert H. Sistemas de controle modernos.
11. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 724 p. ISBN 9788521617143
• OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. Rio de Janeiro:
Prentice Hall do Brasil, 1982. 929 p.
• NISE, Norman S. Engenharia de sistemas de controle. 6. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2012. 745 p. ISBN 9788521621355
• KUO, Benjamin C. Automatic control systems. 7. ed. New York, NY: J.
Wiley, 1995. 897 p. ISBN 0471366080
• HEMERLY, Elder Moreira. Controle por computador de sistemas
dinâmicos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2000. 249 p. ISBN 8521202660
Site (Plano de Ensino, Recados, Notas, Material de Aulas, Listas de Exercícios):
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/marianasantos/
Verifique o site regularmente!!!
Provas (Teoria 80% da Nota Final) – Datas no Site
• 1ª Avaliação 20%
• 2ª Avaliação 20%
• 3ª Avaliação 20%
• Trabalho Final 20%
1 Formulário por prova (folha A4 sem pauta – frente e verso)
Revisão de Provas: Até antes da próxima prova.
• Aproximações pré-exame: 69=70, 68 depende, <=67 Exame!
• Aproximações pós-exame: 48=49=50, 46 e 47 depende, <=45 Reprovado!
Pontualidade e Frequência
Para ser aprovado precisa de mínimo 75% de 90 horas/aula = 68 presenças!
CCL - Avisos
CCL – Próxima Aula:
Lugar das Raízes
CCL:
CONTROLE CLÁSSICO Bom estudo!
Profa. Mariana Cavalca