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SISTEMAS DE CONTROLE – SIC

Parte 0Introdução

Professor Dr. Michael Klug

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Definição

CONTROLE é o ato de comandar, dirigir, ordenar ou manipular

• Controle clássico (convencional);• Controle moderno;• Controle robusto.

EX: Sistemas robóticos, veículos espaciais, modernossistemas de manufatura e quaisquer operações industriaisque envolvam o controle de temperatura, pressão, umidade,viscosidade, vazão, sistemas econômicos, etc.

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Desenvolvimento da Teoria de Controle

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Exemplos

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Exemplos

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Realimentação ‐ AnáliseControle da velocidade de cruzeiro de um automóvel

• Resposta dinâmica ignorada• Sistema Linear – para a gama de velocidades

considerada• Medições: Em estrada plana, a 65km/h, uma mudança de 1º

no ângulo do acelerador provoca uma mudança de 10km/h na velocidade do veículo;

Subindo e descendo colinas, a mudança em 1% da inclinação gera uma mudança de 5km/h.

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Realimentação ‐ AnáliseDiagrama de blocos da planta

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Realimentação ‐ Análisei) Sistema de Controle em Malha Aberta (MA)

Saída Erro

Se r=65 e w=0 ➜ yol=65; e=0; Se r=65 e w=1 ➜ yol=60; e=5; e%=7,69%; Se r=65 e w=2 ➜ yol=55; e=10; e%=15,38%;

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Realimentação ‐ Análiseii) Sistema de Controle em Malha Fechada (MF)

Saída Erro

Se r=65 e w=0 ➜ yol=64,35; e=0,64; e%=0,%; Se r=65 e w=1 ➜ yol=64,31; e=0,69; e%=1,07%; Se r=65 e w=2 ➜ yol=64,25; e=0,74; e%=1,14%;

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Características de Sistemas

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Características de Sistemas

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A partir das curvas de saída abaixo, podemos determinar qual dos sistemas é linear?

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Não Linearidades Típicas

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Componentes de um SC

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Diagrama de um sistema de controle em malha fechada

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Componentes de um SC

Referência: Valor desejado da variável a ser controlada.Comparador: Dispositivo que constrói o sinal de erro entre o valor desejado

e o obtido.Controlador: Dispositivo que manipula o sinal de erro, gerando um sinal de

controle que será aplicado no sistema, afim de corrigir a variável a ser controlada.

Atuador: Dispositivo que recebe o sinal de controle e gera um sinal compotência suficiente para atuar sobre o sistema.

Sistema: Dispositivo ou fenômeno que se deseja operar com alguma finalidade(objetivo de controle). Um sistema é representado por uma variável de entrada (controle), uma de saída (controlada) e uma relação (função de transferência) entre elas.

Medidor: (transdutor) Dispositivos responsáveis pela medição e conversão davariável a ser controlada para fins de comparação e obtenção de erro de saída.

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Malha Aberta X Malha Fechada

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• Malha Aberta (MA): utiliza um controlador conectado em série com o processo a ser controlador.

• Problema: perturbações externas, alterações paramétricas internas do sistema.

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Malha Aberta X Malha Fechada

• Malha Fechada(MF) (servomecanismo): utiliza uma medida adicional da saída (resposta) real a fim de compará-la com a resposta desejada do sistema.

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• Se bem projetado é robusto em relação aos problemas dos sistemas de controle em MA.

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Malha Aberta X Malha Fechada

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Exemplo – Projeto de Controle

1.Determinação do modelo da plantaa. Modelo no domínio do tempo ( controle pela armadura)

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Exemplo – Projeto de Controle

1. Determinação do modelo da plantab. Modelo no domínio da frequência (Laplace)

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Exemplo – Projeto de Controle2. Definição da arquitetura do controlador

a. Estrutura simples 1 grau de liberdade b. Erro nulo para referencia degrau Integradorc. Simplicidade de implementação PI

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Exemplo – Projeto de Controle

3. Projeto dos parâmetros do controladora. Função de transferência em malha fechada

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Exemplo – Projeto de Controle3.Projeto dos parâmetros do controlador

Ex. Método do lugar das raízes

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Exemplo – Projeto de Controle4. Circuito para implementação

a. Equação no domínio do tempo

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Exemplo – Projeto de Controle

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4. Circuito para implementaçãoa. Circuito do compensador

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• OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. Editora Prentice Hall, 5 Edição;

• MAYA, Paulo Alvaro, LEONARDI, Fabrizio. Controle Essencial. Editora Prentice Hall.

• Nise, Norman. Engenharia de Sistemas de Controle. LTC.

REFERÊNCIAS

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