2_Sistemas de Controle

SISTEMAS DE

CONTROLE

Exemplo de um SC

Os Sistemas de Controle em nossas Vidas

Embora muitas vezes no percebemos, todos os dias participamos ativa ou

passivamente de diversos sistemas de controle. Sempre que o ser humano participa de

um determinado processo com a funo de monitor-lo, est participando do

fechamento de uma malha;

2Prof. M.Sc. Raimundo Junior

Atualmente os sistemas de controle tm assumido um papel progressivamente

importante no desenvolvimento da civilizao moderna. Praticamente todos aspectos

de nossa atividade diria so afetados por algum tipo de sistema de controle. A busca

da qualidade, eficincia e preciso, praticamente exige a presena de sistemas de

controle em malha fechada sem a presena do operador humano, isto , CONTROLE

AUTOMTICO.

BREVE HISTRICO

O primeiro trabalho significativo de controle automtico foi o reguladorcentrfugo construdo por James Watt para o controle de velocidade deumamquina a vapor, no sculo XVIII.


1932 Nyquist desenvolveu um procedimento relativamente simples para adeterminao da estabilidade de sistemas de malha fechada com base na resposta demalha aberta a excitaes senoidais estacionrias;

1934 Hazrn introduziu o termo servomecanismos para sistemas de controle deposio.

BREVE HISTRICO

Incio dcada de 50 Evans desenvolveu o mtodo de lugar dasrazes.;

1960 Computador emprego de variveis de estado;

1960-1980 Controle timo de sistemas determinsticos e estocsticos.

Hoje Computadores digitais outras reas: sistemas biolgicos,


Hoje Computadores digitais outras reas: sistemas biolgicos,biomedicina, econmicos, etc.

DEFINIO DE SISTEMA DE CONTROLE

Um Sistema de Controle a interconexo de vrios componentes formandoum sistema capaz de regular o funcionamento de outro sistema, a

chamada planta.

Os Engenheiros de Controle dizem que o conhecimento e o controle desegmentos sua volta, podem ser chamados de sistemas, com a finalidade

de dotar a sociedade de produtos teis e econmicos.

Importante: no possvel falar em CONTROLE se no conhecemos ofuncionamento da PLANTA!


A IMPORTNCIA DOS SISTEMAS DE CONTROLE

Melhoria dos Sistemas timos; Melhoria da Produtividade; Alvio no trabalho enfadonho de operaes manuais; Diminuio de falhas humanas na montagem de produtos; Diminuio de falhas humanas na montagem de produtos; Controle mais rigoroso da qualidade dos bens

manufaturados; Etc.


TERMINOLOGIA DO SISTEMA DE CONTROLE

Input - Excitation applied to a control system from an external source. Output - The response obtained from a system Feedback - The output of a system that is returned to modify the input. Error - The difference between the input and the output.

ErrorPlant

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Prof. M.Sc. Raimundo Junior

Input

Output

Feedback Signal

T.F of Feedback

Plant

CONCEITOS BSICOS

Planta ou Processo: sistema dinmico (cujo comportamento depende doTEMPO) que pode ser um equipamento ou um conjunto de equipamentosque funcione de forma integrada, com o objetivo de realizar uma determinadaoperao.

Exemplos: avio, navio, automvel.

Quanto mais informaes sobre a planta, melhor o controle!!! Quanto mais informaes sobre a planta, melhor o controle!!!

Controle ou Controlador: sistema dinmico cuja ao e capaz de modificar ocomportamento da planta.

Exemplos: Aileron de um avio, leme de um navio, direo de umautomvel.


CONCEITOS BSICOS

Distrbio: um sinal que tende a afetar de maneira adversa o valor davarivel de sada de um sistema.

Sistemas: a combinao de componentes que agem em conjunto paraatingir um determinado objetivo.

Servomecanismo: um sistema de controle realimentado no qual asada do sistema uma posio mecnica, velocidade ou acelerao.


AES BSICAS DE CONTROLE

Mudana no ponto de operao (setpoint) da planta

Exemplos: Altura de vo uma aeronave; Temperatura de um processoqumico, Posio e atitude de um satlite, etc.

Compensao de perturbaes

Exemplos: Irregularidades na pista de um automvel, Manter a trajetria deuma aeronave sujeita a ventos, Alterao na matria prima de um processoindustrial, etc.

Estabilizar uma planta naturalmente instvel

Exemplos: Ficar em p, Avies com asa de enflexamento negativo, Reaonuclear supercrtica


TIPOS DE SISTEMA DE CONTROLE

Open Loop Malha Aberta

O sinal de entrada e pr-fixado ou pr-programado, e os estados atuaisdo sistema no influenciam no comportamento do controle, ou seja, osinal de sada no exerce nenhuma ao de controle no sistema.

O Sinal de sada no medido e nem realimentada para comparaocom a entrada.

Exemplos:

Eletrodomsticos com varias velocidades: liquidificador Maquina de lavar roupa pr-programada Sinais de transito Controle do movimento humano

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Closed Loop Malha Fechada

Em um sistema de controle de malha fechada, o sinal de erro atuanteque a diferena entre o sinal de entrada e o sinal de realimentao,realimenta o controlador, de modo que minimize o erro e acerte a sadado sistema ao valor desejado


Sinal de Retroao


A diferena entre a sada e a entrada amplificada e usada para controlar oprocesso. Minimiza o erro e acerta asada com o valor desejado.


Closed Loop Malha Fechada


)()()()()()( sCsHsRsBsRsE ==

)()()( sEsGsC = )]()()()[()( sCsHsRsGsC =

)()()]()(1)[( sRsGsHsGsC =+)()(1

)(

)(

)(

sHsG

sG

sR

sC

+

=

Esta F.T a malha fechada muito importante porque representa muitos dos sistemas de controle prticos existentes!!!

PROCESSO X MALHA ABERTA X MALHA FECHADA


MALHA ABERTA X MALHA FECHADA


mais fcil de ser construdo, devido ao fato da estabilidade ser umproblema menos significativo.

Sistemas em Malha Aberta as entradas so conhecidas com antecipaoe so isentos de distrbios.e so isentos de distrbios.


A resposta do sistema relativamente insensvel a distrbios e variaesinternas nos parmetros do sistema.

A estabilidade do sistema um problema mais significativo. So mais vantajosos somente no caso em que houver distrbios e/oualteraes no previsveis nos componentes do sistema.


EXEMPLO DE S.C A MALHA FECHADA


EXEMPLO DE S.C A MALHA ABERTA


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