Aula 03. Computer Control

Transcrição

1 Aula 03

2 Hi everybody! Olá a todos!

3 Os computadores controlam hoje muitos aspectos das nossas vidas. Computadores controlam muitos tipos de sistemas

4 Computadores controlam robôs, e outros dispositivos

5 Computadores controlam a automação de uma fábrica

6 Computadores controlam a maneira que os produtos são manufacturados nas fábricas

7 Computadores controlam o stock de uma loja, de um supermercado, etc.

8 Computadores controlam o sistema bancário

9 Computadores controlam bolsa de valores, mercado de acções

10 Computadores controlam aeroportos, tráfego aéreo

11 Computadores controlam distribuição de energia eléctrica

12 Computadores controlam sinais de trânsito (semáforos) e travessia de peões

13 Computadores controlam vários sistemas em edifícios de grande dimensão

14 Computadores controlam ar condicionado, aquecimento central em edifícios de grande dimensão

15 Prédios inteligentes controlo da temperatura ambiente em cada sala, em cada compartimento, etc. controlo do ar fresco / ventilação nível de dióxido de carbono CO 2 pode provocar sonolência se for elevado. Ventilação para regular o ar (oxigénio). controlo da humidade do ar em salas onde isso é necessário.

16 Computadores controlam os elevadores em edifícios de grande dimensão

17 Prédios inteligentes controlo dos elevadores. segurança o uso de cartões magnéticos para acesso à determinadas salas ou partes do prédio.

18 Computadores controlam iluminação em edifícios de grande dimensão

19 Prédios inteligentes controlo de iluminação observa o número de pessoas em cada instante por sala ou em partes do prédio. Com isso é possível regular a quantidade de luz (seja natural ou artificial) a ser usada em cada sala a cada momento. controlo da iluminação natural abertura / fechamento de persianas, estores.

20 Computadores controlam garagem em edifícios de grande dimensão

21 Prédios inteligentes controlo do nível de monóxido de carbono (CO) na garagem. controlo do gerador de energia (para iluminação, para o aquecimento, para o consumo de energia, etc.) controlo do tanque de água (reservatório no topo do prédio ou vários reservatórios em andares diferentes do prédio).

22 Um sistema de controlo é composto por o um computador ou um microprocessador o um programa de controlo que manipula os dados obtidos na entrada (input) pelos sensores e envia sinais para a saída (output) o uma interface que converte os sinais entre os sensores e o processador

23 Computadores computadores respondem muito rapidamente a mudanças sistemas instalados em computadores podem ter que funcionar 24 h por dia, 7 dias por semana, 365 dias por ano. sistemas de controlo podem operar em lugares perigosos ou impossíveis os humanos as saídas (outputs) dos sistemas de controlo são consistentes e livres de erro computadores podem processar dados rapidamente e máquinas dotadas de sistemas de controlo podem operar bem mais rápido que os humanos.

24 Sensores são usados para medir grandezas físicas como temperatura luz pressão som humidade níveis de líquidos em reservatórios índice pluvial (quedas de chuvas) nível de radiação nível de ph nível de oxigénio etc.

25 Sensores mandam sinais para o processador. Exemplos: um sistema de alarme de segurança que pode ter um sensor de infra-vermelho que envia um sinal quando o feixe é quebrado um sensor sensitivo ao calor localizado no canto de um ambiente (uma sala) pode detectar a presença de uma pessoa na sala sensores de temperatura podem ser usados para se controlar o aquecimento em ambientes sensores magnéticos são usados para se detectar metal: em aeroportos (segurança), em estacionamentos (controlo dos veículos), nas ruas e nas estradas (para disciplinar o trânsito)

26 Conversão Analógica/Digital os dados como temperatura, pressão, luz, etc. são analógicos computadores podem apenas trabalhar com dados digitais uma interface, ou um conversor A/D é necessária para converter os dados analógicos dos sensores nos dados digitais para o computador processar

27 controlo de líquidos em reservatórios

28 Realimentação ( Feedback ) A realimentação (feedback) permite que sistemas tenham um desempenho bem melhor, embora, em contrapartida, aumente a sua complexidade.

29 Realimentação ( Feedback )

30 Realimentação ( Feedback ) um servomotor entrada r(t) de 10 V ajusta a saída y(t) para 2000 rpm (velocidade de rotação do motor)

31 Isto é Automação, embora um exemplo bastante simples. A saída y(t) do sistema segue, ou acompanha, automaticamente o sinal de referência r(t) da entrada. Ajustando-se os valores das constantes K 1, K 2 e K 3 pode-se fazer que o sistema comporte-se de forma automática. Seja um processo industrial ou seja um braço de um robô, o princípio é mais ou menos o mesmo.

32 Estufas (greenhouses) controladas por computador

33 Estufas (greenhouses) controladas por computador

34 Estufas (greenhouses) controladas por computador para obter as melhores condições para o crescimento da planta a temperatura e a humidade do ar têm que ser controladas. portanto as estufas (greenhouses) tem sensores ligados a um computador, e este tem um programa de controlo que sabe os detalhes das melhores combinações de temperatura e humidade. estas estufas (greenhouses) possuem aquecimento, sprinklers e janelas motorizadas, também ligadas ao computador. se a humidade cai abaixo de determinados valores, o computador ativa os sprinklers e fecha as janelas. se a temperatura cai para valores fora de determinada faixa, o aquecimento é ativado pelo computador.

35 Sistema bio regenerativo de apoio à vida

36 Sistema bio regenerativo de apoio de vida Sistema utilizado pela NASA juntamente com o Jet Propulsion Laboratory (JPL). Advanced system modeling and control of bio-regenerative life support o controlo avançado de um sistema bio regenerativo de apoio de vida, para astronautas em viagens espaciais de longa duração em naves a caminho de outros planetas, como Marte por exemplo. pode parecer estranho pensar a primeira nave tripulada para Marte leve dentro uma quinta voadora para o cultivo dos alimentos que a tripulação necessitará para esta viagem de cerca de 3 anos.

37 Mas, considerando como seria difícil carregar todo o alimento necessário, pode-se entender isto. Será muito melhor cultivar os alimentos durante a viagem. A vantagem deste cultivo é que também ajudam a reciclar a água e o ar dentro da nave, criando assim um mini ecossistema dar apoio à viagem. mini ecossistema a ser criado pela NASA para apoiar viagens espaciais.

38 Uma nave espacial não tem grandes espaços abertos, como numa quinta, as plantações terão que consumir os recursos da maneira mais eficiente possível de modo a produzir a máxima quantidade de alimentos. Os astronautas terão que cultivar suas colheitas de tal forma que os seres humanos e as plantas dentro da nave possam viver em harmonia, compartilhando os preciosos suprimentos de ar e água em benefício mútuo. Desenvolver esse formidável sistema de maneira eficiente exige um entendimento íntimo do crescimento das plantas além do que se conhece hoje. Para isso utiliza-se sistemas de controlo sistemas de controlo que aprendem como colheitas crescem no espaço, e como controlar todos aspectos de seus ciclos de vida.

39 O que se deseja é uma fábrica verde (uma green factory ). Na realidade este processo é mesmo uma fábrica, e bastante complexa. E para se controlar um processo, a NASA sabe, primeiramente deve-se conhecer muito bem como ele funciona: Por fotossíntese, converte-se a energia da luz em energia química, que se torna disponível na forma dos alimentos que sustentam praticamente toda vida na terra. No processo, a planta retira dióxido de carbono (CO 2 ) da atmosfera, fornecendo oxigénio (O 2 ) e liberando água fresca (H 2 O) de suas folhas.

40 A quantidade que uma planta produz de: alimento, oxigénio (O 2 ), e água (H 2 O) varia com: o tipo de planta, a sua idade, e as variadas condições ambientais. Estas relações são extremamente complexas, não lineares e dinâmicas. O Sistema de Controlo recebe dados do desempenho das plantas sob condições específicas, e infere como várias outras combinações de condições poderiam afectar esse comportamento. O sistema recebe seus dados de câmaras herméticas de cultivo de plantas como: os grãos de soja, o trigo, a alface, etc. Isto é feito de uma forma bastante controlada dos diversos níveis de: intensidade de luz; temperatura do ar; humidade relativa; e concentração do dióxido de carbono (CO 2 ) na atmosfera.

41 Para cada valor que estes fatores ambientais são testados, a câmara de cultivo registra os índices correspondentes de fotossíntese das plantas, de transpiração (liberação de água), e de alocação (a proporção de biomassa que é comestível). O Sistema de Controlo extrai as relações entre o desempenho das plantas versus o tipo de planta, a idade, e fatores ambientais, e interpola para descobrir como as plantas funcionariam em níveis intermediários dessas variáveis. Esta interpolação talvez fosse simples se o sistema fosse linear e para uma variável, por exemplo: a temperatura. Entretanto, não é este o caso.

42 O Sistema de Controlo saberá como as plantas comportam-se sob todas condições que serão experimentadas e será capaz de ajustar o ambiente da nave para manter o desempenho do processo em níveis ótimos. Se a tripulação a bordo da futura missão a Marte praticar exercícios arduamente e com isso respirar mais forte, irradiar mais calor, e transpirar mais que normal o Sistema de Controlo que irá operar esta quinta no espaço saberá quanto ajustar: os níveis de luz do cultivo; a temperatura do ar; e a humidade para compensar: o dióxido de carbono (CO 2 ) extra, o calor, e a mistura (vapor) que a tripulação põe na atmosfera.

43 Assim como muitas outras investigações feitas pela NASA pensando em aplicações espaciais mas que trouxeram benefícios para a Terra, no caso desta investigação os cultivadores de plantações aqui na Terra, também se beneficiarão. Eles também querem o rendimento máximo de colheita com o mínimo dispêndio em recursos e se beneficiariam enormemente com qualquer nova técnica que possa ajudar às suas colheitas sobreviverem secas, geadas, e outras catástrofes. Neste projeto a NASA tenta descobrir muitos detalhes ainda não conhecidos dos e poderá capacitar-nos no e assim em nosso planeta. processos fisiológicos das plantas cultivo mais eficiente de plantações aumentar a produção total de alimentos

44 Cultivo controlado de grãos de soja em câmaras herméticas feito pela NASA na Rutgers University em New Jersey nos Estados Unidos.

45 Até logo! Bye!

46 Obrigado! Felippe de Souza