SISTEMAS DE CONTROLE Definição:

Apresentação em tema: "SISTEMAS DE CONTROLE Definição:"— Transcrição da apresentação:

1 SISTEMAS DE CONTROLE 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

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

3 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

4 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;

5 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.

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

7 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.

8 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;

9 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.

10 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.

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

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

13 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.

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

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

16 Resposta no Domínio do Tempo:
Sistemas de Primeira Ordem: Constante de Tempo; Tempo de Subida; Tempo de Estabilização.

17 a. Entrada e saída; b. diagrama de pólos e zeros; c
a. Entrada e saída; b. diagrama de pólos e zeros; c. evolução de uma resposta de sistema.

18

19 Efeito de um pólo real sobre a resposta transitória
Pólo em a gera a resposta plano s

20 a. Sistema de primeira ordem; b. gráfico do pólo
plano s

21 Resposta de um sistema de primeira ordem a um degrau unitário
Inclinação inicial Constante de tempo 1,0 0,9 0,8 0,7 63% do valor final para t = uma constante de tempo 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

22 DEFINIÇÕES Constante de Tempo para um sistema de primeira ordem é o tempo necessário para que a resposta ao degrau alcance 63% de seu valor final; Tempo de Subida para um sistema de primeira ordem é o tempo necessário para que a resposta ao degrau varie de 10% até 90% de seu valor final

23 DEFINIÇÕES Tempo de Estabilização para um sistema de primeira ordem é o tempo necessário para o que a resposta ao degrau alcance 98% do valor de estado estacionário da resposta

24 EXEMPLO: Resultados de laboratório de um ensaio com resposta de um sistema ao degrau. Encontre a Função de Transferência deste sistema 0,8 0,72 0,7 0,6 0,5 0,45 0,4 0,3 0,2 0,1 0,13 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Tempo (s)

25 Exemplo A resposta ao degrau mostrada no gráfico anterior foi traçada para:

26 EXEMPLO Calcule o Valor Final, Constante de Tempo, o Tempo de Estabilização e o Tempo de Subida para o sistema de primeira ordem mostrado abaixo quando o mesmo é submetido a uma entrada degrau unitário:

27 EXEMPLO

28