Prof. Dr. Manfredo Veloso Borges Correia LimaDisciplina: Controle de processos

Turma:MJ

Recife, 15 de outubro de 2012

Abizair BernardesBruno DuqueCarlos EduardoEwerton de Oliveira FigueirôaJuliane do CarmoRebeca Isis

Sistema adaptativo: Sistema que é capaz de se acomodar a mudanças imprevisíveis no meio-ambiente, venham essas mudanças de dentro do sistema ou de fora desse. (Ogata)

Importância: Além de se acomodar para mudanças ambientais, também pode ajustar erros moderados de projeto de engenharia, aumentando a confiabilidade do sistema.

Sistema de controle adaptativo: É aquele que mede de forma contínua e automática, as características dinâmicas do processo, as compara com as características dinâmicas desejadas, e usa a diferença para variar parâmetros ajustáveis do sistema ou para gerar um sinal atuante de tal forma que o desempenho ótimo pode ser mantido independentemente das mudanças ambientais.

IMPORTANTE!!!

Para usarmos o termo sistema adaptativo, devem existir características de auto-organização. Se o ajuste dos parâmetros do sistema é feito apenas por medição direta do ambiente, o sistema não é adaptativo.

No início dos anos 50, existiram intensas pesquisas em controle adaptativo, para melhorar a performance de pilotos automáticos de aeronaves. Era visível que o controle com realimentação linear atendia bem a uma condição de operação. Contudo, esse tipo de controle era ineficiente, quando se tratava de outra condição. Então, outro tipo de controle era necessário, visto que diversas são as condições de vôo.

X-15, aeronave da força aérea norte americana

Em qualquer linguagem, adaptar significa modificar um determinado comportamento para atender a novas circunstâncias. Então, controle adaptativo é aquele que pode modificar seu comportamento em resposta à uma variação da dinâmica do processo e as características do distúrbio.

É importante deixar claro que controle adaptativo e controle com realimentação NÃO SÃO SINÔNIMOS, ainda que o controle adaptativo possua realimentação.

As três funções do controle adaptativo:

Identificação;

Decisão;

Modificação.

Identificação: As características dinâmicas do sistema

devem ser medidas continuamente; As identificações não podem demorar muito

pois, caso contrário, podem ocorrer novas variações nos parâmetros do processo;

Se o sistema não necessita de identificação e a adaptabilidade é baseada apenas em medidas do índice de desempenho, o sistema é chamado de sistema de controle otimizante.

Fatores que causam variações nos parâmetros:

Carga do manipulador; Envelhecimento; Temperatura; Condições de lubrificação. Estratégia de controle adaptativo = método de

controle + método de identificação de parâmetros.

Comparar o modelo nominal e a dinâmica real para “criar um erro” e chegar à correção.

Decisão:

Uma vez que o processo foi identificado, ele é comparado com as características ótimas, e então uma decisão deve ser tomada como os parâmetros ajustáveis (características do controlador) devem ser variados para manter um desempenho ótimo.

Modificação: Se refere à modificação de sinais de

controle de acordo com os resultados da identificação e da decisão;

A modificação pode ser feita mediante ajustes nos parâmetros do controlador para compensar as mudanças dinâmicas do processo ou na síntese de sinal de controle, baseado na F.T do processo, no índice de desempenho e na resposta transitória desejada.

Medição de forma contínua e automática das características dinâmicas de um sistema

Compara todas as características dinâmicas com aquelas desejadas .

Usa a diferença da comparação para variar parâmetros ajustáveis do sistema.

Gera um sinal atuante para que o desempenho ótimo possa ser mantido independentemente das mudanças ambientais.

Um sistema só pode ser considerado adaptativo se houver características de auto-organização .

O sistema é não adaptativo se o ajuste dos parâmetros é feito apenas por medição direta do ambiente.

Escalonamento de Ganhos (direto);

Controle Adaptativo por Modelo de Referência (direto);

Reguladores Auto-Sintonizáveis (indireto)..

Controle Adaptativo Diretoadaptativo por desempenho

Técnica muito utilizada para reduzir os efeitos da variação de parâmetros em aplicações industriais.

Exemplos: Controle de velocidade em máquinas, controle da taxa de produção (constantes de tempo e atrasos são frequentemente inversamente proporcionais a taxa de produção)...

Os parâmetros do controlador são variados de forma discreta dentro de um conjunto pré-definido;

O algoritmo de controle adaptativo consiste em selecionar, em função das variáveis auxiliares, qual dos controladores é o mais adequado em um dado instante de tempo.

O desempenho desejado para a planta é especificado por um Modelo de Referência;

Ajustes nos parâmetros do controlador são baseados na diferença entre a saída da planta e a saída do modelo de referência.

Piloto de automático de um avião:

Piloto de automático de um avião:

É projetado para ajustar os ganhos de malha em função da altitude

O ajuste é baseado diretamente na informação sobre o ambiente, Logo o sistema não é adaptativo .

O processo é conhecido de forma imprecisa.

O problema do controle adaptativo é projetar um controlador que resulte num desempenho satisfatório.

Um dos principais problemas a serem superados no projeto de sistemas utilizando gain scheduling é a determinação de variáveis que permitam uma adequada programação dos ganhos.

Implementação do controlador Implementação do controlador adaptativo :adaptativo :

I. Caracterizar o comportamento desejado do sistema em malha fechada.

II.Determinar a lei controle adequada com os parâmetros ajustáveis

III.Encontrar um mecanismo para ajuste dos parâmetros;

IV.Implementar a lei de controle.

O uso do controle adaptativo traz vantagens e desvantagens:

Os principais pontos positivos são:◦ Adaptável a várias condições de uso;◦ Aumentam a confiabilidade do sistema;◦ Funcionam sem auxílio humano.

Por outro lado, o principal fator negativo é a complexidade dos sistemas que usam controle adaptativo.Isso acarreta num maior custo no projeto e numa maior complexidade de engenharia dos sistemas de controle.Cabe então, fazer o estudo da situação para saber se as vantagens do controle adaptativo compensam seu alto custo e complexidade

Adaptive Control, Second Edition - Karl Aström and Björn Wittenmark;

Adaptive Control - Stability, Convergence and Robustness - S. Sastry e M. Bodson;

Engenharia de controle moderno, 3ª edição - Katsuhiko Ogata;

Sistemas de controle moderno, 8ª edição – Richard Dorf.