A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

SISTEMAS DE CONTROLE 2/2013 Prof. EMILSON ROCHA DE OLIVEIRA.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "SISTEMAS DE CONTROLE 2/2013 Prof. EMILSON ROCHA DE OLIVEIRA."— Transcrição da apresentação:

1 SISTEMAS DE CONTROLE 2/2013 Prof. EMILSON ROCHA DE OLIVEIRA

2 Material de Apoio

3 PROGRAMA 1.Introdução aos sistemas de controle, histórico e definições: –Histórico; –Definições: Entrada e saída; Sistemas de malha aberta e malha fechada;Resposta transitória e de estado estacionário;

4 PROGRAMA 2.Resposta no Domínio do Tempo: –Sistemas de primeira ordem: Constante de Tempo; Tempo de Subida; Tempo de Estabilização. –Sistemas de segunda ordem: Resposta Superamortecida; Resposta Subamortecida; Resposta sem Amortecimento; Resposta Criticamente Amortecida; Frequência Natural; Relação de Amortecimento;

5 PROGRAMA 2.Resposta no Domínio do Tempo: –Sistemas de segunda ordem subamortecidos: Constante de Tempo; Tempo de Subida; Tempo de Estabilização, Percentual de Ultrapassagem; –Resposta de sistemas com pólos e zeros adicionais.

6 PROGRAMA 3.Erro de Estado Estacionário: –Erros de estado estacionário de sistemas com realimentação unitária; –Constantes de erro estacionário e Tipos de Sistemas; –Especificação de erro de estado estacionário; –Erro de estado estacionário devido pertubações; –Erro de estado estacionário de sistemas com realimentação não uitária; –Sensibilidade.

7 PROGRAMA 4.Técnica do Lugar das Raízes: –Definição; –Propriedade do lugar das raízes; –Esboçando o lugar das raízes; –Projeto de resposta transitória através do ajuste do ganho de malha aberta; –Lugar das raízes generalizado; –Lugar das raízes para sistemas com realimentação positiva; –Sensibilidade.

8 PROGRAMA 5.Projeto através do Lugar da Raízes: –Melhorando o erro de estado estacionário através de Compensação em Cascata: Controlador PI e Atraso de Fase; –Melhorando a resposta transitória através de Compensação em Cascata: Controlador PD e Avanço de Fase; –Melhorando o erro de estado estacionário e a resposta transitória através de Compensação em Cascata: Controlador PID e Avanço e Atraso de Fase; –Compensação por retroação;

9 PROGRAMA 6.Análise através da Resposta em Frequência: –Diagrama de Nyquist; –Estabilidade através do diagrama de Nyquist; –Margem de Ganho e Margem de Fase; –Estabilidade, Margem de Ganho e Margem de Fase através do Gráfico de Bode; –Resposta transitória de malha-fechada e resposta em frequência de malha-fechada; –Resposta transitória de malha-fechada e resposta em frequência de malha-aberta;

10 PROGRAMA 7.Projeto através da Resposta em Frequência: –Ajuste de Ganho; –Compensação por avanço de fase; –Compensação por atraso de fase; –Compensação por avanço e atraso de fase;

11 AVALIAÇÃO Primeira Avaliação (Peso 15%): 17 de Setembro; Segunda Avaliação (Peso 25%): 10 de Outubro; Terceira Avaliação (Peso 30%): 19 de Novembro; Quarta Avaliação (Peso 30%): 12 de Dezembro; Avaliação Substitutiva (substitui a menor nota): 17 de Dezembro.

12 BIBLIOGRAFIA N. S. Nise. Engenharia de Sistemas de Controle. LTC, 2000 (LIVRO TEXTO) K. Ogata. Engenharia de Controle Moderno. Pearson Education do Brasil, R. C. Dorf e R. H. Bishop. Sistemas de Controle Modernos. LTC, R. A. Gabel e R. A. Roberts. Signals and Linear Systems, 3ª edição. John Wiley, A. Oppenheim e A. S. Willsky. Signals and Systems. Prentice-Hall, S. S. Soliman. Continous and Discrete Signals and Systems. Prentice-Hall, 1990.

13 INTRODUÇÃO Sistemas de Controle fazem parte de nosso dia a dia: –Elevadores; –Fabrica de automóveis e de outros bens de consumo; –Aeronaves e veículos espaciais; –Posicionamento de antenas; –Controle de velocidade de motores; –Controle de temperatura, pressão, umidade; –Corpo Humano; –Etc.

14 Definição: Um sistema de controle consiste de subsistemas e processos (ou plantas) reunidos com o propósito de controlar as saídas dos processos; Um sistema de controle é uma interconecção de componentes formando uma configuração de sistema que produzirá uma resposta desejada do sistema

15 Descrição simplificada de um sistema de controle Entrada; estímulo Resposta desejada Sistema de controle Saída; resposta Resposta real

16 Características de Sistemas de Controle Amplificação de potência (Possibilidade de mover grandes objetos com precisão (antenas, elevadores etc.); Controle Remoto (Acesso a locais perigosos: braço robótico p/ manipular material em ambiente radioativo); Facilidade de uso da forma de entrada (Controle de temperatura a entrada é a posição de um térmostato a saída é calor); Compensação de pertubações (Posicionamento de antena sujeita a rajadas de vento)

17 HISTÓRICO 300 a.C. – RELÓGIO DE ÁGUA (Ktesibios), baseado no nível de água e controlado por bóia; 250 a.C. – Lampião de óleo (Philon) contole do nível do óleo baseado em bóia; 1681 – Controle de pressão do vapor em caldeiras conhecido como Válvula Denis Papin (mecanismo similar a válvula de uma panela de pressão). Regulador de temperatura para chocar ovos;

18 HISTÓRICO Século XVIII – Controle de velocidade em moinhos de vento; 1765 – Regulador de bóia para nível de água (Polzunov) 1769 – Regulador de velocidade utilizando realimentação de máquinas a vapor – James Watt;

19 HISTÓRICO 1868 – Começa a se cristalizar a teoria de controle como conhecemos hoje – JAMES MAXWELL cria o critério de estabilidade para um sistema de terceira ordem baseado nos coeficientes da equação diferencial; 1874 – ROUTH estende o critério anterior para sistemas de quinta ordem;

20 HISTÓRICO 1877 – ROUTH publica o artigo Um tratado sobre estabilidade de um dado estado de movimento e ganha o prêmio Adams, este artigo contém o que hoje conhecemos como critério de estabilidade de Routh-Hurwitz;

21 HISTÓRICO 1892 – LYAPUNOV estende o critério de Routh para sistemas não lineares em sua tese O problema Geral da Estabilidade do movimento. Nesta época as principais aplicações eram para estabilizar navios e plataformas de canhões;

22 HISTÓRICO 1922 – Foi utilizado um sistema para pilotagem automática pela Speny Gyroscope Company. Nesta época apareceram os estudos de NICHOLAS MINORSKY para pilotagem automática de embarcações com controladores Proporcional, Derivativo e Integral (PID)

23 HISTÓRICO 1930 – BODE E NYQUIST desenvolveram as técnicas de análise no domínio da frequência nos laboratórios da Bell Telephone; 1948 – WALTER EVANS, trabalhando na industria aeronáutica desenvolveu a Técnica do Lugar das Raízes (Root Locus); –Estas duas técnicas representam os principais fundamentos da teoria para análise e projeto de sistemas de controle lineares

24 APLICAÇÕES CONTENPORÂNEAS DE SISTEMAS DE CONTROLE Direção e navegação de mísseis e naves espaciais; Direção e navegação de navios e aviões; Nível de líquidos em reservatórios industriais; Concentrações químicas em tonéis; Espessura de material fabricado; Utilização de computadores em processos industrias;

25 APLICAÇÕES CONTENPORÂNEAS DE SISTEMAS DE CONTROLE Controle de temperatura em residências; Controle de posição de feixe de laser em um CD player; Controle de velocidade de esteiras; Etc.

26 DEFINIÇÕES ENTRADA E SAÍDA: –A entrada representa a saída desejada e a saída é a resposta real; Exemplo: Em um elevador pressionar o botão do quarto andar é a ENTRADA a posição de parada correta do elevador é a saída. RESPOSTA TRANSITÓRIA: Representa a transição da situação atual da saída até o seu valor desejado;

27 DEFINIÇÕES RESPOSTA DE ESTADO ESTACIONÁRIO: É a aproximação da resposta desejada; ERRO DE ESTADO ESTACIONÁRIO: É a diferença entre a resposta desejada e a resposta de estado estacionário (pode ou não ser diferente de zero): –Elevador pode ser diferente de zero; –Robô inserindo um chip em uma placa não.

28 Comando de entrada Andar Resposta transitória Resposta do elevador Erro de estado estacionário Resposta de estado estacionário Tempo Entrada e saída do elevador

29 DEFINIÇÕES SISTEMA DE MALHA ABERTA: São sistemas em que o sinal de saída não exerce nenhuma ação de controle no sistema. –Exemplo: Máquina de lavar roupas, onde as posições de controle de molho, lavagem e secagem após serem acionadas iniciam e terminam sem que se tenha informação se a resposta foi alcançada como desejado. Torradeira, Semáforo etc.

30 DEFINIÇÕES Características de sistemas de malha aberta: –não conseguem controlar pertubações; –A precisão depende de calibrações prévias; –São aconselhados quando a medida da saída é complexa e o sistema permite uma resposta em que o erro de estado estacionário pode ser diferente de zero;

31 DEFINIÇÕES SISTEMA DE MALHA FECHADA (sistemas com realimentação ou feedback): São sistemas onde o sinal de saída atua no sistema para controlá-lo de alguma forma. A realimentação pode ser o próprio sinal, função deste sinal ou sua derivada ou integral.

32 DEFINIÇÕES Características de sistemas de malha fechada: –Compensa pertubações; –São mais preciso que os de malha aberta; –São mais complexos e por conseguinte mais caros.

33 Transdutor de Entrada Entrada ou Referência Junção Somadora + + Processo ou Planta + + Junção Somadora Controlador Perturbação 1Perturbação 2 (a)(a) Saída ou Variável Controlada Transdutor de Entrada Entrada ou Referência Junção Somadora + + Processo ou Planta + + Junção Somadora Perturbação 1 Perturbação 2 (b)(b) Saída ou Variável Controlada + - Controlador Transdutor de Saída ou Sensor Erro ou Sinal Atuante Diagrama de blocos dos sistemas de controle: a. sistema a malha aberta; b. sistema a malha fechada

34 DEFINIÇÕES ESTABILIDADE: Saída limitada para entrada limitada; –Resposta total do sistema = resposta natural + resposta forçada; –Solução de uma equação diferencial = solução homogênea + solução particular.

35 DEFINIÇÕES CONTROLE POR COMPUTADOR: É quando o papel do controlador é feito por um computador que além de poder controlar várias malhas, permite ajustes mudando o software e não o hardware e pode funcionar como um supervisor para agendar e registrar uma série de ações requeridas e executadas.

36 OBJETIVOS DE ANÁLISE E PROJETO Resposta Transitória; Resposta Estacionária; Estabilidade;


Carregar ppt "SISTEMAS DE CONTROLE 2/2013 Prof. EMILSON ROCHA DE OLIVEIRA."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google