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OBJETIVO Desenvolver os conceitos básicos da teoria de controle clássico e controle moderno no campo contínuo e no campo discreto. Aprimorar e aperfeiçoar os parâmetros de controladores analógicos e digitais.

DEFINIÇÕES

� Sistema É um conjunto de componentes que atuam conjuntamente e realizam um determinado objetivo.

� Dinâmica Refere-se a uma situação ou estado que é dependente do tempo.

� Controle É o ato de controlar, dirigir, ordenar, manipular um equipamento ou pessoas. No controle temos a seguinte ordem:

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VARIÁVEIS DE ESTADO

Definem a condição operativa de um sistema, essas variáveis podem ser corrente elétrica, velocidade, inclinação de um corpo e etc.

VARIÁVEIS DE PERTURBAÇÃO

Tendem a mudar o ponto operativo do sistema. São consideradas distúrbios.

PLANTA DE UM SISTEMA DE CONTROLE

A parte do sistema a ser controlada. Ex.: Reator nuclear, caldeira, gerador

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� PROCESSO

Definido como sendo a operação a ser controlada na planta. Ex.: Processo químico, físico ou biológico. Monitorar certas variáveis do processo e induzir mudanças em variáveis adequadas do processo são as funções primordiais do sistema de controle. Controlar um processo significa atuar sobre ele, ou sobre as condições a que o processo está sujeito, de modo a atingir algum objetivo. Os princípios básicos que norteiam as operações de um processo industrial têm como objetivos básicos:

� SEGURANÇA As unidades de processamento devem ser operadas de forma a garantir a integridade dos operadores, dos equipamentos e do meio ambiente.

� TAXAS DE PRODUÇÃO ESTABELECIDAS A quantidade de produtos requerida de uma planta a qualquer ponto no tempo é ditada, geralmente, pelas demandas do mercado e, portanto deve ser perseguida em concordância com a capacidade de produção da unidade.

� QUALIDADE DOS PRODUTOS As especificações de qualidade são de fundamental importância e devem ser mantidas para evitar reprocessamento e geração de descartes de resíduos.

� RESTRIÇÕES OPERACIONAIS Os equipamentos e o próprio processo tem restrição de operação. Ex.: O refervedor não deve operar a seco. As colunas de destilação não devem operar inundadas A temperatura de um leito catalítico não devem exceder um certo limite. Existem dois métodos básicos de modelagem:

o MODELAGEM TEÓRICA (OU FENOMENOLÓGICA) Utilizam os princípios da física, matemática, química e/ou biológico para obter as equações diferenciais que regem o processo a ser modelado.

o MODELAGEM EXPERIMENTAL (OU EMPÍRICA) Usa a observação direta dos dados operacionais do processo para obter as equações diferenciais que o descrevem. Geralmente, aplica-se um sinal de entrada conhecido e mede-se a saída correspondente.

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ATIVIDADES 1. Um multímetro ou multiteste (multimeter ou DMM - digital multi meter em inglês) é um aparelho destinado a medir e avaliar grandezas elétricas. Existem modelos com mostrador analógico (de ponteiro) e modelos com mostrador digital. Utilizado na bancada de trabalho (laboratório) ou em serviços de campo, incorpora diversos instrumentos de medidas elétricas num único aparelho como voltímetro, amperímetro e ohmímetro por padrão e capacímetro, frequêncimetro, termômetro entre outros, como opcionais conforme o fabricante do instrumento disponibilizar. Nesses instrumentos tanto analógicos como digitais, a resolução é estabelecida, respectivamente: a) pela maior divisão da escala e pelo dígito menos significativo do display. b) pela menor subdivisão da escala e pelo dígito mais significativo do display. c) pela maior divisão da escala e pelo dígito mais significativo do display. d) pela menor subdivisão da escala e pelo dígito menos significativo do display. 2. A teoria de controle trata do comportamento de sistemas dinâmicos, onde a saída desejada de um sistema é chamada de referência. Quando uma ou mais variáveis de saída necessitam seguir certa referência ao longo do tempo, um controlador manipula as entradas do sistema para obter o efeito desejado nas saídas deste sistema. Sobre os processos que envolvem o controle automático industrial avalie as afirmativas abaixo. I - Em fundamentos de comunicação de dados são considerados como sinais analógicos os que variam continuamente no tempo e como sinais digitais os que apresentam variação discreta no tempo (descontinuidade). Os computadores e as redes de computadores utilizam sinais digitais, sendo que o bit 0, necessariamente, deve ter valor de 0 Volts e o bit 1, o valor igual a 12 Volts. II - Os filtros digitais são de grande importância em tratamento de sinais. Atualmente no sistema de trafego de dados industriais os cabos de pares trançados são usados na transmissão de sinais analógicos ou digitais. III - Uma aplicação notável do controle dinâmico é no voo tripulado, onde seu objetivo é além da habilidade de produzir sustentação de um aerofólio, é também propor o controle da aeronave para voos seguros. IV - Na Segunda Guerra Mundial, o controle e a automação de sistemas foram extremamente importantes para os países que as utilizavam, principalmente quando se tratavam de itens como controle de incêndio, sistemas de orientação e eletrônica embarcada. Na mesma linha a corrida espacial dependia, também do controle preciso para auxilio da navegação de seus módulos. A evolução dos resultados de um processo é notável na atualidade quando observamos o crescente uso desses conceitos tanto no ambiente industrial quanto fora dele. V - Considere o controle de navegação do automóvel, que é um dispositivo projetado para manter o veículo em uma velocidade constante. A variável de saída do sistema é o torque de saída do motor. A variável de entrada é a velocidade do veículo, que é regulada pelo acelerador. Está correto o que se afirma em: a) II, III e IV, apenas b) I, apenas. c) V, apenas. d) I e IIV, apenas. e) III, IV e V, apenas.

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3. Uma interface homem-máquina, ou IHM como é conhecida, apresenta uma aplicabilidade para que homem e máquina possam se comunicar. Quando a demanda do sistema supervisório exige melhores resultados em conectividade, acesso remoto, gráficos e flexibilidade na sua aplicação, a IHM recomendada é a caracterizada por: a) acondicionamento de sinais. b) substituição de botoeiras. c) medição e comparação. d) supervisão. e) tratamento de dados. 4. Na pirâmide da automação industrial, o nível 1 refere-se à aquisição de dados e controle, sendo composto por dispositivos de campo. Esses dispositivos são compostos, entre outros, por elementos como: a) sistemas digitais e softwares. b) instrumentos de controle e pneumáticos. c) dispositivos de comunicação sem fio. d) controladores lógicos programáveis. e) atuadores, sensores e transmissores. 5. Num sistema em malha aberta, o sinal de entrada é um sinal pré-definido e o controlador busca levar o sistema ao sinal de saída desejado. Já no sistema em malha fechada, o sinal de saída é realimentado (feedback) e o controlador corrige-o, de modo a aproximá-lo do estado desejado. Partindo do conceito das malhas em plantas industriais, de uma forma geral podemos classificar os Controladores Lógicos Programáveis como: a) Compacto, Modular e Soft-PLC. b) Proporcional, Integral e Derivado. c) Intertravado, Comparado e Temporizado. d) Lógico, combinado e integrador-PLC. e) Sequencial, analógico e hard-LPS. 6. Abaixo é ilustrado o diagrama de uma malha de controle de automação.

Analisando o diagrama acima descreva de forma clara e objetiva a função do componente descrito como elemento “X”.