SISTEMAS DE CONTROLE SIC

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1 SISTEMAS DE CONTROLE SIC Parte 0 Introdução Professor Dr. Michael Klug 1

2 Definição CONTROLE é o ato de comandar, dirigir, ordenar ou manipular Controle clássico (convencional); Controle moderno; Controle robusto. EX: Sistemas robóticos, veículos espaciais, modernos sistemas de manufatura e quaisquer operações industriais que envolvam o controle de temperatura, pressão, umidade, viscosidade, vazão, sistemas econômicos, etc. 2

3 Desenvolvimento da Teoria de Controle 3

4 Exemplos 4

5 Exemplos 5

6 Realimentação Análise Controle 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. 6

7 Realimentação Análise Diagrama de blocos da planta 7

8 Realimentação Análise i) 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%; 8

9 Realimentação Análise ii) 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%; 9

10 Características de Sistemas 10

11 Características de Sistemas A partir das curvas de saída abaixo, podemos determinar qual dos sistemas é linear? 11

12 Não Linearidades Típicas 12

13 Componentes de um SC Diagrama de um sistema de controle em malha fechada 13

14 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 com potência 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 da variável a ser controlada para fins de comparação e obtenção de erro de saída. 14

15 Malha Aberta X Malha Fechada Malha Aberta (MA): utiliza um controlador conectado em série com o processo a ser controlador. Problema: perturbações externas, alterações paramétricas internas do sistema. 15

16 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. Se bem projetado é robusto em relação aos problemas dos sistemas de controle em MA. 16

17 Malha Aberta X Malha Fechada 17

18 Exemplo Projeto de Controle 1.Determinação do modelo da planta a. Modelo no domínio do tempo ( controle pela armadura) 18

19 Exemplo Projeto de Controle 1. Determinação do modelo da planta b. Modelo no domínio da frequência (Laplace) 19

20 Exemplo Projeto de Controle 2. Definição da arquitetura do controlador a. Estrutura simples 1 grau de liberdade b. Erro nulo para referencia degrau Integrador c. Simplicidade de implementação PI 20

21 Exemplo Projeto de Controle 3. Projeto dos parâmetros do controlador a. Função de transferência em malha fechada 21

22 Exemplo Projeto de Controle 3.Projeto dos parâmetros do controlador Ex. Método do lugar das raízes 22

23 Exemplo Projeto de Controle 4. Circuito para implementação a. Equação no domínio do tempo 23

24 Exemplo Projeto de Controle 4. Circuito para implementação a. Circuito do compensador 24

25 REFERÊNCIAS 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. 25