Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Introdução O que é um sistema de controlo? Definição Controlo de posição de um elevador Controlo.

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1 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Introdução O que é um sistema de controlo? Definição Controlo de posição de um elevador Controlo de temperatura com operador humano Controlo em malha fechada Sistemas de controlo em cadeia fechada Objectivos do controlo Diagrama de blocos Fases no projecto de controlo

2 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie O que é um sistemas de controlo? Um conjunto de sub-sistemas (dispositivos electrónicos, sistemas de computação, actuadores, etc) e um processo (instalação) que interactuam de modo a levar a saída desse processo a exibir um comportamento desejado. Sistema de controlo Entrada: estimulo Resposta desejada Resposta efectiva Saída: resposta

3 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie O que é um sistemas de controlo? Sistema de controlo Entrada: estimulo Resposta desejada Resposta efectiva Saída: resposta Controlo de posição de um elevador Resposta desejada – indicação do piso para onde se pretende ir Resposta efectiva – variação da altura do elevador com o tempo Requisitos: Pretende-se que não haja desnivelamento final Quando o elevador pára, não deve ficar a oscilar em torno da posição final O comportamento deve ser independente da carga A movimentação do elevador deve fazer-se sem solavancos

4 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Objectivo: manter a água quente a uma dada temperatura olhos – sistema medidor do erro cérebro – controlador – decide a acção a tomar músculos – actuador – executa a acção Termómetro: mede a temperatura da água (sinal de saída) Controlo de temperatura com operador humano O que é um sistemas de controlo? Controlador: homem

5 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Duas atitudes possíveis: 1)A válvula é fixada definitivamente na posição em que num dado momento corresponde ao valor desejado para a temperatura da água. controlo em malha aberta PROCESSO temperatura desejada temperatura efectiva sinal de comando perturbação No controlo em malha aberta, o sinal de saída não influencia o sinal de comando. Face a perturbações externas ou variações de parâmetros o sistema não tem possibilidade de se auto-corrigir. O que é um sistemas de controlo?

6 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie 2)O operador humano tenta permanentemente manter a temperatura da água próxima do valor desejado observando o termómetro e abrindo mais ou menos a válvula do vapor No controlo em malha fechada, o sinal de saída influencia o sinal de comando. A realimentação corrige o sinal de comando de uma forma que se pretenderá conveniente. O que é um sistemas de controlo? temperatura desejada temperatura efectiva sinal de comando PROCESSO perturbação controlo em malha fechada

7 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Mas, suponhamos que: 1)O operador humano abria ou fechava exageradamente a válvula ao detectar pequenos desvios da temperatura 2)A válvula do comando do fluxo de vapor se encontra muito distante do reservatório pelo que uma variação do fluxo de vapor ao nível da válvula manifestar-se-ia no reservatório com um atraso considerável A temperatura da água poderá apresentar oscilações eventualmente de amplitude crescente O que é um sistemas de controlo?

8 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Torna o sistema menos sensivel aos efeitos de perturbações externas ou de variação de parâmetros; Pode originar instabilidade associada a elevados ganhos e/ou atrasos; Controlo em malha fechada A introdução de realimentação No entanto, a realimentação pode também estabilizar um sistema que em cadeia aberta seria instável.

9 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Modificar o comportamento do sistema (processo) de modo a que o desempenho do sistema satisfaça determinadas especificações Fazer com que a saída do sistema (processo) siga uma entrada de referência Simultaneamente, garantir que o sistema controlado  é estável  tem boa rejeição de perturbações  responde rapidamente a alterações na entrada de referência Objectivos do controlo Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada

10 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada Diagrama de blocos

11 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada Fases do projecto de controlo sistema físico modelação matemática A partir de considerações de ordem física, e de um conjunto adequado de hipóteses simplificativas, encontrar um modelo matemático que descreva os aspectos essenciais do comportamento do processo. Para ser útil, o modelo matemático não pode ser demasiado complicado nem demasiado simplificado. As previsões sobre o comportamento do sistema obtidas a partir do modelo matemático devem ser razoavelmente precisas.

12 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada Fases do projecto de controlo sistema físico modelação matemática análise Estudar o comportamento do sistema físico através do modelo matemático que, dentro de certas limitações, o descreve. Uma vez derivado um modelo matemático do sistema completo, o modo como a análise é desenvolvida é independente da natureza física do processo.

13 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada Fases do projecto de controlo sistema físico modelação matemática análise síntese/projecto Com base no modelo matemático determinado, obter controladores que façam com que o comportamento do sistema em cadeia fechada satisfaça determinadas especificações.

14 Introdução Fundamentos de Controlo DEEC/ISTIsabel Lourtie Sistemas de Controlo em Cadeia Fechada Fases do projecto de controlo Síntese/projecto teste/simulação O comportamento do modelo matemático do sistema em cadeia fechada é simulado com diversos sinais de teste e perturbações. O projecto do controlador terá de ser afinado até que o comportamento do modelo do sistema em cadeia fechada satisfaça todas as especificações. protótipo Construção, teste e afinação de um protótipo (sistema físico) até que o comportamento do sistema seja completamente satisfatório.