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Introdução aos Sistemas de Controle
Ensino Superior Introdução aos Sistemas de Controle Controle de Malha Aberta versus Controle de Malha Fechada Amintas Paiva Afonso
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2.3.4 Sistemas de Controle de Malha Fechada versus Malha Aberta
Um sistema pode ser definido como um dispositivo abstrato que recebe entradas e produz saídas como resposta a essas entradas. Na Figura (a), exemplo gráfico de um sistema genérico S que recebe uma entrada x e dá uma saída y como resposta. Em (b) da mesma figura, exemplo de um sistema com circuito RC: a tensão da fonte vs pode ser considerada entrada e a tensão no capacitor vc, saída.
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Em um sistema de malha aberta, a ação de controle independe da saída. A Figura dá um exemplo simples: a alimentação de água para um reservatório é comandada por uma válvula manual. Desde que as vazões de suprimento e de processo costumam variar, esse sistema exige a periódica intervenção de um operador para manter o nível de água acima do mínimo necessário e abaixo do máximo (evitar transbordamento).
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Em um sistema de malha fechada, a ação de controle é dependente da saída. No exemplo da figura, o controle manual anterior é substituído por um automático: o sinal de um sensor de nível é enviado a um dispositivo controlador que abre ou fecha a válvula de controle de acordo com valores pré-ajustados de níveis mínimo e máximo. Desde que a variação de nível depende da vazão do processo, essa saída comanda indiretamente a entrada de água no reservatório.
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Realimentação é a informação que um sistema de malha fechada usa para controlar a saída. Um esquema simples de realimentação é dado na figura: o valor real da saída é subtraído do valor desejado. Essa diferença é o sinal de erro, que o sistema usa para ajustar a saída ao valor desejado. No exemplo anterior, o sensor de nível fornece a realimentação, que, no controlador, é comparada com um valor ajustado.
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Vantagens do sistema de malha fechada: Uma das vantagens é o fato de que o uso da realimentação faz com que a resposta do sistema seja relativamente insencível a distúrbios e variações internas nos parâmetros do sistema. É possível a utilização de componentes relativamente imprecisos e baratos para obter o controle preciso de determinado sistema. São mais vantajosos somente nos casos em que houver distúrbios e/ou alterações não previsíveis nos componentes do sistema.
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Vantagens do sistema de malha aberta: São simples de serem contruídos e têm fácil manutenção. São menos dispendiosos do que um sistema correspondente de malha fechada. Não apresentam problemas de estabilidade. São apropriados quando existem dificuldades de avaliação da saída ou quando a medição precisa da saída não é economicamente possível. (Por exemplo, na máquina de lavar roupas, sería bastante dispendiosa a instalação de um dispositivo para avaliar se as roupas foram bem lavadas.)
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Desvantagens do sistema de malha aberta: Distúrbios e mudanças na calibração causam erros, e a saída pode apresentar diferenças em relação ao padrão esperado. Para que a saída mantenha a qualidade requerida, é necessária uma regulagem periódica.
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