CONTROLE DE SISTEMAS DINMICOS

Maro-Abril-Maio 2015

Cascavel Paran

CONTROLE DE SISTEMAS DINMICOS

Aula 01

Professor: Agustinho Plucenio

Introduo

3

INTRODUO AO CONTROLE

Importncia do controle automtico :

propicia meios para desempenho timo de sistemas,

melhoria da qualidade de produtos, reduo de custos,

aumento de produtividade, automao de atividades em

geral.

Aplicaes : sistemas de pilotagem de avies,

msseis,navios,sistemas de controle de veculos

espaciais ,operaes industriais ,etc.

Histrico do Controle James Watt : construo do regulador centrfugo para controle de velocidade de uma mquina a vapor no sec XVIII.

Minorsky,1922: sistema de pilotagem de navios .Estabilidade equaes diferenciais .

Nyquist,1932: procedimento para determinar estabilidade de sistemas em malha fechada.

controle de posio.Projeto de servomecanismos e rels capazes de seguir uma entrada varivel.

Dcada de 40: Mtodos de resposta em freqncia tornaram possvel aos engenheiros projetar sistemas de controle lineares com realimentao.

Corao da Teoria de Controle Clssico,1940-1950: Desenvolvimento do mtodo do lugar das raizes em projeto de sistema de controle(SISO).

Evoluo para sistemas MIMO a partir de 1960.

Regulador de WATT

SISTEMA DE CONTROLE DE TEMPERATURA

FORNO

ELETRICO

CONVERSOR

A/DINTERFACE

REL AMPLIFICADOR INTERFACE

COMPUTADOR TERMOMETRO

TERMINOLOGIA BSICA Planta : parte de um equipamento ou conjunto de

partes de uma mquina que funcionam integrados

como um sistema .

Processo : identifica qualquer operao a ser

controlada

Perturbao : sinal que tende a afetar adversamente o

comportamento da sada do sistema .Uma

perturbao pode ser externa ,funcionando como uma

entrada ,ou interna ao sistema

Varivel controlada: Aquela varivel que deseja-se

controlar. Como seguir uma referncia, por exemplo.

Varivel manipulada: Aquela varivel que ser

manipulada para atingir o objetivo de controle.

TERMINOLOGIA BSICA Sistema de controle realimentado : sistema que tende a manter uma relao prescrita entre a entrada e a sada ,por comparao.

Servomecanismo : sistema de controle com realimentao no qual a sada pode ser uma posio,velocidade ou acelerao.

Sistema regulador automtico: sistema no qual a entrada de referncia ,ou a sada desejada,ou constante ou varia lentamente no tempo .O principal objetivo manter a sada real em um valor desejado,na presena de perturbaes .

Controle Malha Aberta

So aqueles em que o sinal de sada no exerce nenhuma ao de controle no sistema.Isso quer dizer que um sistema de controle de malha aberta o sinal de sada no medido nem realimentado para comparao com a entrada .Na presena de distrbios um sistema de malha aberta no vai executar a tarefa desejada.O sistema de malha aberta somente poder ser utilizada na prtica se a relao entre a entrada e a sada for conhecida e se no houver disturbio interno ou externo.

Sistema de Malha Aberta

Atuador Planta

Entrada

Do

sistema

Sada

Do

Sistema

Controle Malha Fechada

Os sistemas de controle com realimentao

so denominados de sistemas de controle de

malha fechada .Em um sistema de malha

fechada ,o sinal de erro atuante ,que a

diferena entre o sinal de realimentao (que

pode ser o prprio sinal de sada ou uma

funo do sinal de sada e suas derivadas

e/ou integrais )realimenta o controlador ,de

modo que minimize o erro e acerte a sada do

sistema ao valor desejado.

Sistema de Malha Fechada

Atuador Planta

sensor

Sistema de Controle

Sistema

De

Controle

Sistema

De

Controle

objetivos resultados

entradas sadas

Independentemente do tipo de sistema de controle que temos ,os elementos

Bsicos do sistema podem ser descritos por:

1. Objetivos de controle

2. Componentes do sistema de controle

3. Resultados

Sistema de Controle Em geral ,o objetivo do sistema de controle controlar as sadas e de alguma

maneira predeterminada ,atravs das entradas u e dos elementos do sistema

de controle .As entradas do sistema tambm so chamadas de variveis

manipuladas, e as sadas de variveis controladas.

Os sistemas com mais de uma entrada e uma sada so chamados de

sistemas multivariveis.

Sistema

De

Controle

Entrada 1

Entrada 2

Entrada 3

sada

Exemplo de um sistema de controle em malha

fechada

motorista

Mecanismo

Da

direo

automvel

Medio

visual

Rumo da

viagem

Rumo

Da viagem real

DIAGRAMA DE BLOCOS

Na figura temos um sistema que pode ser definido como um dispositivo abstrato que recebe entradas e produz sadas como resposta a essas entradas. Na Figura (a), exemplo grfico de um sistema genrico S que recebe uma entrada x e d uma sada y como resposta. Em (b) da mesma figura, exemplo de um sistema com circuito RC: a tenso da fonte vs pode ser considerada entrada e a tenso no capacitor vc, sada.

DIAGRAMA DE BLOCOS O diagrama de blocos possue vrios itens na sua representao:

DIAGRAMA DE BLOCOS

Blocos em srie(cascata)

Podemos ter dois ou mais blocos em srie

(cascata),quando os mesmos esto no ramo direto

ento a funo de transferncia passa a ser G(s) da

resultante do sistema ,isto :

i oG(s)

( ) o

i

G s

Blocos em srie(cascata)

Funo de transferncia em malha fechada

Realimentao

SIMPLIFICAO DOS DIAGRAMAS DE BLOCOS

SIMPLIFICAO DOS DIAGRAMAS DE BLOCOS

SIMPLIFICAO DOS DIAGRAMAS DE BLOCOS

SIMPLIFICAO DOS DIAGRAMAS DE BLOCOS

EXEMPLO

ENTRADAS MULTIPLAS(PERTURBAES)

EXEMPLO :

PROCEDIMENTO

SOLUO 1) CASO

SOLUO

2) caso

SOLUO FINAL

Representao matemtica de

sistemas dinmicos

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1- Modelagem de sistemas dinmicos

classificao

2- Utilizao de equaes de balano na obteno de modelos

dinmicos.

3- Representao por equaes de estado

4- Representao por Funo de Transferncia

5- Introduo a Transformada Z

6- Linearizao de modelos no lineares

Tpicos:

35