Projeto de Sistemas de Controle Capítulo 10 do livro do Benjamin Kuo 7a. Edição

Projeto de Sistemas de Controle Palavras chave e tópicos Introdução Controlador PD PID Por atraso de fase Por adiantamento de fase Cancelamento de zeros e polos Controle Robusto

Projeto de Sistemas de Controle Palavras chave e tópicos (cont.) Controle pelo menor número de laços ou malhas( ou pelo laço menor- malha) colocação de polos controlador ponte T retroalimentação de estados retroalimentação de estados com controle integral

Projeto de Sistemas de Controle Processo controlado Gp u(t) y(t) Vetor de controle Variáveis Controladas (vetor saída) Determinar o que o sistema deverá fazer e como ( especificações de projeto) determinar o controlador ou compensador determinar os parâmetros para se obter os objetivos

Especificações de projeto Especificações distintas para cada projeto, que incluem: estabilidade relativa erro em regime permanente resposta em regime transiente características da resposta no domínio da frequência

Especificações de projeto As especificações podem requerer ainda: sensibilidade a variações de parâmetros robustez, i.e, rejeição de distúrbios ou ruídos

Especificações de projeto O projeto poderá ser feito no domínio da freqüência ou no domínio do tempo Por exemplo a precisão de regime permanente é geralmente feita em relação a: entrada tipo degrau entrada tipo rampa entrada tipo parabólica Outras especificações são normalmente feitas no domínio do tempo, pois são definidas para a função degrau unitário, tais como: tempo de subida, máximo “overshooting”, e tempo de assentamento

Especificações de projeto Outras especificações tais como, ganho de margem e ganho de fase são típicas do domínio da freqüência. Estas especificações são utilizadas em conjunção com os diagramas de: BODE, carta polar, ganho -fase e carta de Nichols Foi mostrado para sistemas de até segunda ordem que existem relações estreitas entre as especificações no domínio do tempo e no domínio da freqüência.

Configurações de projeto Em geral a dinâmica de um sistema linear de controle pode ser representada pelo diagrama de blocos A maioria dos métodos tradicionais de projeto envolvem a adoção de metodologias fixas de projeto ( lay-out padrões). Em seguida é necessário especificar características dos elementos dos controladores Depois é feita a compensação ou modificação para se aperfeiçoar a performance

Tipos de Configurações de projeto Compensação Série É a mais comum, é também chamada de cascata, o controlador é colocado em série com o processo a ser controlado

Tipos de Configurações de projeto Compensação De Retroalimentação O controlador é colocado em malha de retroalimentação ( a menor possível) e o esquema é chamado de compensação de retroalimentação

Tipos de Configurações de projeto Quando se faz a retroalimentação dos estados para se gerar o sinal de controle se tem este tipo de compensação Compensação por Retroalimentação de Estados

Tipos de Configurações de projeto Compensação por Retroalimentação de Estados Problemas com este tipo de compensação são: Se o sistema é de ordem superior o maior número de estados requer um maior número de transdutores para que se possa fazer a retroalimentação Assim este tipo de compensação pode ser muito CARA. Deste modo , mesmo para sistema de ordem menor nem todos os estados são acessíveis diretamente e OBSERVADORES ou ESTIMADORES de estado são necessários Estes observadores são criados a partir das variáveis de saída

Tipos de Configurações de projeto Compensação Série ou Cascata

Compensação com Retroalimentação

Compensação com Retroalimentação de Estados

Compensação em série com retroalimentação (com dois graus de liberdade)

Compensação para Frente e em Série

Compensação para frente com dois graus de liberdade

Tipos de Configurações de projeto comentários Os métodos de compensação em cascata, com retroalimentação e com retroalimentação de estado, só possuem um grau de liberdade, ou seja só possuem um CONTROLADOR. As desvantagens de se ter só um grau de liberdade estão relacionadas com as possibilidades de performance que podem ser realizáveis são limitadas

Tipos de Configurações de projeto comentários ( cont). Por exemplo: Se um sistema deve ser projetado para atingir uma certa estabilidade ele poderá vir a ser pobre em relação a variações de valores de parâmetros. Ou ainda se as raízes da equação característica são selecionadas para prover um certo amortecimento, então o maximum overshooting, da resposta a uma entrada em degrau poderá ser excessiva

Tipos de Configurações de projeto comentários ( cont). Os métodos de compensação com dois controladores são chamados m,étodos com dois graus de liberdade. As compensações para frente e para trás não afetam as raízes da equação característica do sistema original Neste caso os polos e zeros devem ser selecionados para cancelar ou acrescentar à função de transferência