Sistemas de Controle (CON) Introdução aos Sistemas de Controle

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1 Universidade do Estado de Santa Catarina UDESC Centro de Ciências Tecnológicas CCT Departamento de Engenharia Mecânica DEM Sistemas de Controle (CON) Introdução aos Sistemas de Controle Aula /2 Prof. Eduardo Bonci Cavalca

2 Plano de Aula 2 Apresentação do professor Programa da disciplina Bibliografia Definições Histórico de sistemas de controle Etapas de projeto Exemplos de sistemas de controle

3 Apresentação do Professor 3 Técnico em Eletroeletrônica CTIG - UNESP Guaratinguetá - SP Estágio em Instrumentação e Elétrica (Manutenção) BASF S.A. Guaratinguetá - SP Graduação em Engenharia de Controle e Automação UNIFEI Itajubá - MG Engenheiro Eletrônico Jr. Laboratório de Ultrassom da EPUSP São Paulo - SP Mestrado em Engenharia Mecânica (Interrompido) Escola Politécnica da USP São Paulo - SP Mestrado em Engenharia Elétrica UDESC Joinville - SC

4 Programa da Disciplina 4 Aula Data Tema 1 30/7 Introdução aos Sistemas de Controle 2 6/8 Modelagem de Sistemas de Translação e Elétricos 3 13/8 Modelagem de Sistemas de Rotação e Eletromecânicos - 20/8 Semana da Engenharia Mecânica 4 27/8 Função de Transferência

5 Bibliografia 5 OGATA, K. Engenharia de controle moderno. 4. ed. São Paulo: Prentice Hall, MAYA, P. A.; LEONARDI, F. Controle essencial. São Paulo: Pearson, NISE, N. S. Engenharia de sistemas de controle. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, DORF, R. C.; BISHOP, R. H. Sistemas de controle modernos. 11. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.

6 Definições 6 Processo Desenvolvimento de uma série de modificações graduais que avançam para um determinado resultado. Sistema ou planta Conjunto de componentes agindo para um objetivo. Controlar Impor um comportamento desejado a um sistema.

7 Definições 7 Variável controlada (saída) de um sistema Grandeza medida e que se deseja controlar. Variável manipulada (entrada) de um sistema Grandeza modificada. Distúrbio Variação adversa da variável controlada provocada por um fator interno ou externo ao sistema.

8 Definições 8 Controle com realimentação ou em malha fechada Operação que, na presença de distúrbios, tende a diminuir a diferença entre a saída do sistema e uma dada referência. Referência Controlador Sistema Saída Realimentação Sensor Sistema Controlado

9 Histórico de Sistemas de Controle 9 Relógio de água de Ktesibios, controle de nível por boia (300 a.c.). Válvula de segurança de Denis Papin, controle de pressão por peso (1681). Controle de moinho de vento de Edmund Lee, controle de rotação por pás articuladas (1745).

10 Histórico de Sistemas de Controle 10 Regulador centrífugo de James Watt (1788).

11 Histórico de Sistemas de Controle 11 Critério de estabilidade para sistemas de terceira ordem de James Maxwell (1868). Critério de estabilidade de Routh (1877). Estudo de estabilidade para sistemas não-lineares de Alexander Lyapunov (1892).

12 Histórico de Sistemas de Controle 12 Manobrabilidade automática de navios da Sperry Gyroscope Company (1922). Análise dos amplificadores realimentados de H. W. Bode e H. Nyquist (1930). Técnica gráfica do lugar geométrico das raízes de Walter R. Evans (1948).

13 Etapas de Projeto 13 Modelagem física Elaboração do modelo físico ou descritivo Modelagem matemática Representação matemática do modelo físico Análise dinâmica Estudo do comportamento do sistema ao longo do tempo Compensação ou controle Aplicação das modificações necessárias ao sistema para que este se comporte como desejado

14 Exemplos de Sistemas de Controle 14 Corpo humano Pâncreas Regula o açúcar no sangue através da insulina Adrenalina Controla o ritmo cardíaco Olhos Seguem um objeto para mantê-lo no seu campo visual Variam o diâmetro da pupila em função da luminosidade Mãos Seguram um objeto com a força necessária para levantá-lo Posicionam um objeto conforme necessário Transpiração Controla a temperatura do corpo

15 Exemplos de Sistemas de Controle 15 Regulação populacional predador-presa Sistemas de refrigeração Reatores industriais Aviões supersônicos Ferro de passar roupa Sistemas econômicos (câmbio) Caixa d água residencial Válvula auto pilotada Pêndulo invertido ( Robô ciclista (