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ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia de Controle e Automação

9ª Série Controle e Servomecanismos I

A atividade prática supervisionada (ATPS) é um procedimento metodológico de

ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

� Favorecer a aprendizagem.

� Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

� Promover o estudo, a convivência e o trabalho em grupo.

� Desenvolver os estudos independentes, sistemáticos e o autoaprendizado.

� Oferecer diferentes ambientes de aprendizagem.

� Auxiliar no desenvolvimento das competências requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduação.

� Promover a aplicação da teoria e conceitos para a solução de problemas

práticos relativos à profissão.

� Direcionar o estudante para a busca do raciocínio crítico e a emancipação

intelectual.

Para atingir estes objetivos a ATPS propõe um desafio e indica os passos a

serem percorridos ao longo do semestre para a sua solução.

A sua participação nesta proposta é essencial para que adquira as

competências e habilidades requeridas na sua atuação profissional.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Marcelo C. Barbeli

UNIFIAN-Pirassununga

Engenharia de Controle e Automação – 9ª Série – Controle e Servomecanismos I

Marcelo C. Barbeli

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COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, você terá desenvolvido as competências e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.

� Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à Engenharia.

� Projetar e conduzir experimentos e interpretar resultados. � Conceber, projetar e analisar sistemas, produtos e processos. � Planejar, supervisionar, elaborar e coordenador projetos e serviços de Engenharia.

Produção Acadêmica • Relatórios parciais, com os resultados das pesquisas realizadas nas Etapas 2, 3 e 4 • Apresentação do relatório final com todos os cálculos executados.

Participação Para a elaboração dessa atividade, os alunos deverão previamente organizar-se em

equipes de 2 a 5 participantes e entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina. Essas equipes serão mantidas durante todas as etapas.

Padronização O material escrito solicitado nessa atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT1, com o seguinte padrão: • em papel branco, formato A4; • com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; • fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; • espaçamento de 1,5 entre linhas; • se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples entre linhas; • com capa, contendo:

• nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; • nome e RA de cada participante; • título da atividade; • nome do professor da disciplina; • cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.

DESAFIO

Resolver o sistema de controle proposto, através de cálculos, ajustes e suposições de funcionamento. Como produção concreta do desafio o grupo deve entregar um relatório, contendo todas as pesquisas e os cálculos realizados sobre o sistema de controle proposto.

1 Consulte o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:

<http://www.unianhanguera.edu.br/anhanguera/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.


Marcelo C. Barbeli

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Objetivo do desafio

Aprender os conceitos de Controle e Servomecanismo e aplica-los em situações práticas.

ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Projeto de sistemas de controle pelo método do Lugar das Raízes.

Essa atividade é importante para que você aprenda os primeiros passos para fazer o projeto de sistemas de controle.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Considerar o sistema de controle das figuras 1 e 2 apresentadas a seguir:

Figura 1 – Sistema de controle 1 Fonte: OGATA, K. Engenharia de Controle Moderno, 2003.

Figura 2 – Sistema de controle 2

Fonte: OGATA, K. Engenharia de Controle Moderno, 2003.

Passo 2 (Equipe)

Desenhar o gráfico do lugar das raízes para o sistema não compensado, no qual a função de transferência da malha aberta seja G(s).

Passo 3 (Equipe)

Localizar, com base nas especificações da resposta transitória, os pólos dominantes de malha fechada sobre o lugar das raízes. Considere que a função de transferência do compensador por atraso de fase seja:


Marcelo C. Barbeli

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Ts

Ts

KT

TKsGc c

s

sc

β

ββ

1

1

1

1)(

^^

+

+=

+

+=

Então, a função de malha aberta do sistema compensado torna-se Gc(s)G(s).

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório parcial dos passos anteriores dessa etapa e entregue ao professor da disciplina.


� Aula-tema: Projeto de sistemas de controle pelo método do Lugar das Raízes.

Essa atividade é importante para começar a calcular o sistema de controle. Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Calcular a particular constante de erro estático.

Passo 2 (Equipe)

Determinar o acréscimo no coeficiente de erro estático necessário para satisfazer as especificações.

Passo 3 (Equipe)

Considerar o coeficiente de amortecimento dos pólos dominantes de malha fechada igual a 0,491, a 3 frequência natural não amortecida dos polos de malha fechada não dominantes igual a 0,673 rad/s.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório parcial dos passos anteriores dessa etapa e entregue ao professor da disciplina.



Essa atividade é importante para perceber variações no lugar das raízes. Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.


Marcelo C. Barbeli

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PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Determinar o polo e o zero do compensador por atraso de fase que produzam o aumento necessário no valor particular na constante de erro estático, sem mudar apreciavelmente o lugar das raízes.

Passo 2 (Equipe)

Perceba que a relação entre o valor do ganho requerido pelas especificações e o ganho encontrado no sistema não compensado deve ser igual à relação entre a distância do zero à origem e à distância do polo à origem.

Passo 3 (Equipe)

Refazer os cálculos caso a situação do passo anterior não ocorra.

Passo 4 (Equipe)

Fazer um relatório com os cálculos e apresentar ao professor da disciplina.



Essa atividade é importante para fazer os ajustes necessários para cálculos do sistema de controle.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Desenhar o novo gráfico do lugar das raízes para o sistema compensado.

Passo 2 (Equipe)

Posicionar os polos dominantes de malha fechada desejados sobre o lugar das raízes.

Passo 3 (Equipe)

Ajustar o ganho ck

^

do compensador a partir da condição de módulo, de modo que os polos

dominantes da malha fechada se situem na posição desejada ( ck

^

será aproximadamente 1).

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatório final que contemple todos os cálculos efetuados. Entregue-o ao professor da disciplina na data previamente agendada por ele.


Marcelo C. Barbeli

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Bibliografia complementar

• Ogata, K. Engenharia de Controle Moderno, 4a edn, Pearson Brasil, 2003.

• Chen, C.-T. Linear System Theory and Design, 3rd edn, Oxford University Press, 1999.

Sites sugeridos para pesquisa

• Resposta em frequência de sistemas lineares – Diagramas de Bode. Disponível em: <https://docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0B1i-

q01lQfvINzM2OWNhYjctZjY3Mi00OWJhLWFiODctZTJiODZkNGE0Nzhk&hl=pt_BR>. Acesso em: 06 maio 2012.

• Introdução ao controle em espaço de estados. Disponível em: <http://www.ppgee.ufmg.br/~emmendes/state.html>. Acesso em: 06 maio 2012.

Livro Texto da disciplina: OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. 4ª ed. Rio de Janeiro: Pearson - Prentice Hall, 2003.

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