ENGENHARIA DE CONTROLE

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1 ENGENHARIA DE CONTROLE Prof. Reinaldo M. Palhares Contato: Sala 2605 (BLOCO 1) mailto: palhares/controlelinear.html Terças- e Quintas-Feiras 07h30 a 09h10

2 Aspectos Burocráticos Livro Texto R. C. Dorf and R. H. Bishop, Modern Control Systems, 8a Ed., Addison Wesley, Há edições em português mais novas. Avaliações Três provas de 32 pontos cada 4 pontos conceito (Pré-)Requisitos Desejáveis Paciência e perseverança... Análise de sistemas lineares p.2 Engenharia de Controle Aula 0

3 Escopo do Curso Não-Linear Linear Sistemas Contínuos Sistemas Discretos Não-Causal Causal Variante no Tempo Invariante no Tempo SISO MIMO sem Memória com Memória Distríbuido Limitado Estocástico Determinístico Espaço de Estado (-) Entrada-Saída (+) p.3 Engenharia de Controle Aula 0

4 Motivação e Contexto Sistema Geral de Controle Dado um modelo do sistema a ser controlado e um conjunto de especificações, encontrar um controlador adequado pertubações atuadores Sistema sensores sinais de atuação sinais medidos sinais monitorados Controlador sinais de comando p.4 Engenharia de Controle Aula 0

5 Motivação e Contexto Especificações de desempenho resposta adequada aos sinais de controle atenuação de pertubações limitação de sinais críticos Especificações de controlador Linear, simples e eficiente metodologia de projeto? Técnicas baseadas em transformadas dependem de experiência, talento e sorte... p.5 Engenharia de Controle Aula 0

6 Ferramentas Computacionais Utilização de pacotes computacionais específicos SISOTOOL p.6 Engenharia de Controle Aula 0

7 1. Uma rápida revisão... Sistemas Dinâmicos Equações diferenciais de sistemas físicos Funções de transferência de sistemas lineares Álgebra dos diagramas de blocos Diagramas de fluxo de sinais Modelagem matemática de sistemas físicos p.7 Engenharia de Controle Aula 0

8 2. Desempenho de Sistemas de Controle Realimentados Sinais de teste Desempenho de sistemas de segunda ordem Localização das raízes no plano-s e sua relação com a resposta transitória Erro em estado estacionário de sistemas de controle realimentados Índices de desempenho Simplificação de sistemas lineares Exemplo de projeto: controle de posicionamento do telescópio Hubble Exemplo de Projeto Seqüencial: sistema de leitura de um drive p.8 Engenharia de Controle Aula 0

9 Telescópio Hubble p.9 Engenharia de Controle Aula 0

10 Drive de Leitura p.10 Engenharia de Controle Aula 0

11 3. Estabilidade de Sistemas Lineares Realimentados Conceito de estabilidade Critério de estabilidade de Routh-Hurwitz Estabilidade relativa de sistemas de controle realimentados Estabilidade de sistemas de variáveis de estado Exemplo de projeto: controle de direção de um veículo com tração independente Exemplo de Projeto Seqüencial: sistema de leitura de um drive p.11 Engenharia de Controle Aula 0

12 Controle de direção de um veículo com tração independente p.12 Engenharia de Controle Aula 0

13 4. Método do Lugar das Raízes Conceito do Lugar das Raízes Procedimento para determinação do Lugar das Raízes Seleção de valores de parâmetros pelo método do Lugar das Raízes Controladores de 3 termos (PID) Sensitividade e o Lugar das Raízes. Projeto de um sistema de controle de robô Exemplo de Projeto Seqüencial: sistema de leitura de um drive PRIMEIRA PROVA Gráficos de Lugar das Raízes de funções de transferência típicas p.13 Engenharia de Controle Aula 0

14 5. Métodos de Resposta em Freqüência Motivação Gráficos de resposta em freqüência Exemplo de traçado do diagrama de Bode Medidas da resposta em freqüência Especificações de desempenho no domínio da freqüência Exemplo de projeto: sistema de controle de uma máquina de Inscultura Exemplo de Projeto Seqüencial: sistema de leitura de um drive Diagramas de Bode de funções de transferência típicas p.14 Engenharia de Controle Aula 0

15 Máquina de Inscultura p.15 Engenharia de Controle Aula 0

16 6. Estabilidade no Domínio da Freqüência Mapas de contorno no Plano-s Critério de Nyquist SEGUNDA PROVA Estabilidade relativa e o critério de Nyquist Critérios de desempenho especificados no domínio da freqüência Especificações de desempenho no domínio da freqüência Faixa de passagem do sistema em malha fechada Estabilidade de sistemas de controle com tempo morto Exemplo de projeto: veículo de reconhecimento remotamente controlado Exemplo de Projeto Seqüencial: sistema de leitura de um drive Gráficos de funções de transferência típicas p.16 Engenharia de Controle Aula 0

17 Opportunity em Marte, 2004: veículo de reconhecimento p.17 Engenharia de Controle Aula 0

18 7. Projeto de Sistemas de Controle Realimentados Metodologias de projeto Redes de compensação em cascata Projeto de avanço de fase usando diagramas de Bode Projeto de avanço de fase usando Lugar das Raízes Projeto de sistemas usando integração de redes Projeto de atraso de fase usando diagramas de Bode Projeto de atraso de fase usando Lugar das Raízes Exemplos p.18 Engenharia de Controle Aula 0

19 8. Introdução aos Sistemas de Controle Digitais Análise de sistemas dinâmicos digitais Aplicações de sistemas controlados por computador Efeitos do processo de amostragem Desempenho de um sistema amostrado Projeto via emulação Projeto via Lugar das Raízes TERCEIRA PROVA p.19 Engenharia de Controle Aula 0

20 Fly-by-wire Airbus A380 - controle digital p.20 Engenharia de Controle Aula 0

21 Detalhe do joystick do Airbus A380 - Fly-by-Wire p.21 Engenharia de Controle Aula 0