CONCEITOS EM CONTROLE. Introdução Não Matemática

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Rebeca Maria Valente Arruda
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1 CONCEITOS EM CONTROLE Introdução Não Matemática

2 SISTEMAS O objeto de estudo da área de controle são os sistemas. Sistemas são conjuntos de elementos interconectados que trocam informação Como a teoria de controle lida com as propriedades dos sistemas, usualmente as representações utilizadas ignoram detalhes muito específicos e focam apenas em características que interferem no controle 2

3 SISTEMAS Sistemas são definições muito gerais. Usualmente a teoria de controle lida apenas com certas classes de sistemas. Os sistemas que vamos utilizar nessa disciplina são Sistemas Dinâmicos Lineares com Realimentação. 3

4 SISTEMAS ESTÁTICOS/DINÂMICOS SISTEMAS ESTÁTICOS A saída de um sistema estático depende apenas da entrada do sistema O sistema não tem memória SISTEMAS DINÂMICOS A saída de um sistema dinâmico depende da entrada e das saídas anteriores O sistema tem memória 4

5 SISTEMAS LINEARES/NÃO LINEARES SISTEMAS LINEARES Obedecem o princípio da sobreposição. São mais simples As técnicas utilizadas são mais gerais SISTEMAS NÃO LINEARES Não obedecem o princípio da sobreposição São mais complexos As técnicas utilizadas são mais específicas 5

6 PRINCÍPIO DE SOBREPOSIÇÃO EXEMPLO MATLAB 6

7 SISTEMAS REALIMENTADOS São sistemas que apresentam laços, de forma que a informação que entra em determinado elemento do sistema pode ser a informação que saiu daquele mesmo elemento 7

8 O QUE É TEORIA DE CONTROLE? Diversas áreas tem a sorte de que seus nomes indiquem imediatamente o que fazem e para que servem. A área de controle não tem essa sorte. A teoria de controle pode ser aplicada em situações do diaa-dia, como no controle de temperatura de um forno, bem como em tarefas exóticas, como manobrar veículos espaciais. 8

9 O QUE É TEORIA DE CONTROLE? Na verdade, os conceitos relacionados à teoria de controle são simples e não dependem da aplicação. A universalidade da teoria de controle é o que nos permite aplica-la em situações abstratas e simplificadas, que são os sistemas. A ideia é que, se conseguimos controlar algo bem geral, não deve ser difícil controlar uma situação particular. 9

10 ELEMENTOS DO DESENVOLVIMENTO DE CONTROLADORES Definição de um comportamento desejado Habilidade de gerar e aplicar ações de controle Uma forma de escolher a melhor ação que quando aplicada no sistema leva ao comportamento desejado 10

11 CONTROLE REALIMENTADO Controle realimentado é aquele que utiliza o erro (diferença entre o estado atual e o estado desejado) para escolher ações de controle adequadas. Não é satisfatório esperar que a demanda por energia ultrapasse o fornecimento máximo para construir uma nova hidrelétrica, porém é completamente aceitável controlar a velocidade de um motor utilizando realimentação baseada no erro 11

12 INÉRCIA NO CONCEITO DE CONTROLE Nenhum processo trabalhado em controle muda de estado instantaneamente. O processos apresentam uma característica parecida com a inércia. 12

13 INÉRCIA NO CONCEITO DE CONTROLE Considere você deseja mover a pedra do ponto A ao ponto B 13

14 INÉRCIA NO CONCEITO DE CONTROLE Nenhum processo trabalhado em controle muda de estado instantaneamente. O processos apresentam uma característica parecida com a inércia. 14

15 CONTROLE AUTOMÁTICO O principal objetivo da Teoria de Controle é substituir o trabalhador, que regula manualmente o processo, por um controlador automático, que seja rápido, barato e seguro. O objetivo principal da Automação Industrial é devolver o homem à condição de ser pensante. A ideia central de controle automático é a realimentação. O controlador precisa ver o que está acontecendo. 15

16 CONTROLE AUTOMÁTICO Todos os laços de controle são guiados pelo erro, sendo o erro a diferença entre o comportamento medido e o comportamento desejado. Uma boa medida de desempenho de um sistema de controle é a taxa com que o erro diminui Usualmente, as malhas de controle tendem a ficar instáveis quanto desempenho se exige delas. 16

17 EXEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROLE Inflação Desejada Banco Central Taxa SELIC Economia Inflação Medida 17

18 EXEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROLE Velocidade Desejada Governor (Flyball) Fluxo de Vapor Máquina a Vapor Velocidade Medida 18

19 EXEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROLE Temperatura Desejada Controlador de Teperatura Fluxo Água Quente Radiador e Edifício Temperatura Medida 19

20 EXEMPLOS DE SISTEMAS DE CONTROLE Direção Desejada Piloto Automático Movimentos Avião Direção Medida 20

21 FORMA GERAL Comportamento Desejado + + Erro - Decisão Ações de Controle Sistema a ser Controlado Comportamento Medido Informações Comportamento Desejado Sistema Controlado Comportamento Medido 21

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