Engenharia de Sistemas de Controle - UnB | FT | ENE

Capítulo 1

Introdução

Capítulo 1: Introdução

2Copyright © 2003 LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. Copyright © 2000 John Wiley, Inc.

Fig. 1.1Descrição simplificada deum sistema de controle

Entrada; estímulo

Resposta desejada

Sistemade controle

Saída; resposta

Resposta real



Elevadores

Fig. 1.2a. Os elevadores primitivoseram controlados por cabosmanuais ou por um operador deelevador. Aqui, uma corda écortada para demonstrar o freiode segurança, uma inovaçãonos elevadores primitivos;b. os modernos elevadores detransporte duplo fazem suasubida no Grande Arche emParis, conduzido por um motor,com cada carrocontrabalançando o outro. Hoje,os elevadores sãocompletamente automáticos,usando sistemas de controlepara regular posição evelocidade.



Fotografia © Hank Morgan/Rainbow/PNI.

Fig. 1.3O Rover foi construídopara trabalhar nas áreascontaminadas de ThreeMile Island em Middleton,PA, onde ocorreu umacidente nuclear em 1979.O longo braço do robô decontrole remoto pode servisto na frente do veículo.



Substrato plásticotransparente(resina acrílica)

Lente objetiva

Camadaprotetora

Camadarefletiva(alumínio)

Fotodiodo Espelho fixo

Lente toroidal

Disco

Lenteobjetiva

Espelho tangencial

Diodo laser

Lente cilíndrica

Lente deacoplamento Retícula

Prisma Placa de 1/4 de comprimentode onda Espelho rastreador

© Pioneer Electronics, Inc.

Fig. 1.4a. Reprodutor de discode vídeo a laser;b. lentes objetivas lendodepressões no disco;c. trajetória óptica parareprodução mostrando oespelho de rastreamentoacionado angularmentepor um sistema decontrole para manter ofeixe de laserposicionado nasdepressões



Comando de entrada

And

ar

Respostatransitória

Resposta do elevador

Erro de estadoestacionário

Respostade estado

estacionário

Tempo

Fig. 1.5Entrada e saídado elevador



Transdutor deEntrada

Entrada ouReferência

JunçãoSomadora

++

Processoou Planta

++

JunçãoSomadora

Controlador

Perturbação 1 Perturbação 2

(a)

Saídaou

Variável Controlada

Transdutor deEntrada

Entrada ouReferência

JunçãoSomadora

++

Processoou Planta

++

JunçãoSomadora

Perturbação 1 Perturbação 2

(b)

Saídaou

Variável Controlada

+

-

Controlador

Transdutor de Saída

ou Sensor

Erroou Sinal Atuante

Fig. 1.6Diagrama de blocos dos sistemas de controle:a. sistema a malha aberta;b. sistema a malha fechada



Cortesia de Quantum Corp.

Fig. 1.7Acionador de discorígido decomputador,mostrando discos ecabeça deleitura/gravação



Fig. 1.8A procura por vidaextraterrena está sendorealizada com antenasde rádio como amostrada aqui. Umaantena de rádio é umexemplo de sistema comcontroles de posição.



Potenciômetro

Ângulo deazimute de

entrada desejado

Potenciômetro


entrada desejado

Antena

Antena

PotenciômetroMotor


saída

Ângulo de azimute de saída

Amplificador diferencial eamplificador de potência

Fig. 1.9Sistema de controlede posição da antenaem azimute:a. conceito dosistema;b. leiaute detalhado;(a figura continua)



Potenciômetro

Amplificadores

Potenciômetro

Potenciômetro

Potenciômetro

Motor

Resistênciada armadura

Armadura

Campoconstante

Engrenagem

Engrenagem

EngrenagemInércia

Amortecimentoviscoso

Amplificadordiferencial

e depotência

K

Transdutorde entrada

Sensor(transdutor de saída)

Entradaangular

Tensãoproporcional

àentrada

Junçãode adição

Erroou

Sinalatuante

Controlador

Plantaou

Processo

Saída angular

Tensãoproporcional

à saída

Amplific.de sinal

e depotência

Motor,carga

e engre-nagens

Fig. 1.9(continuação)c. esquema;d. diagrama deblocos funcional



Saída comganho alto

Saída comganho baixo

EntradaR

espo

sta

Tempo

Fig. 1.10Resposta de umsistema decontrole deposiçãomostrando oefeito de valoresgrande epequeno para oganho docontrolador naresposta desaída



Determine umsistema

físico e asespecificações

a partir dosrequisitos

Desenhe umdiagrama de

blocosfuncional

Transformeo sistemafísico em

um esquema

Use o esquemapara obter umdiagrama deblocos, um

diagrama defluxo de sinal,

ou uma represen-tação no espaço

de estados

Se houver blocosmúltiplos, reduza

o diagrama deblocos em umúnico blocoou sistema a

malha fechada

Analise,projete e

teste para verque requisitos

e especificaçõessão compatíveis

Análogico:Digital:

Capítulo 1 Capítulos 2, 3Capítulo 13

Capítulo 5Capítulo 13

Capítulos 4, 6-12Capítulo 13

Passo 1 Passo 2 Passo 3 Passo 4 Passo 5 Passo 6

Fig. 1.11O procedimento de projeto de sistemas decontrole



Descriçãomatemática

Entradaangular

Saídaangular

Fig. 1.12Diagrama deblocos equivalentepara o sistema decontrole de posiçãoda antena emazimute



Tabela 1.1Formas deonda de testeusadas emsistemas decontrole

Impulso

Degrau

Rampa

Parábola

Senóide

Resposta transitóriaModelagem

Resposta transitóriaErro de estadoestacionário

sen



Resposta transitóriaModelagemErro de estado estacionário

Entrada Função Descrição Gráfico Uso



Fig. P1.1Potenciômetro Ângulo de entrada,

Tensão de saída,



Fig. P1.2Definição de atitude daaeronave

Ângulo de arfagem

Ângulo de rolamento

Ângulo de guinada

Deflexãodo aileronpara cima

Deflexão doaileron para baixo



Fig. P1.3Bobinadeira

© J. Ayers, 1988.

Desenroladeiraacionada pelo centro

Transdutorde força

Cilindros de prensagem

Processo

Brida

Retroação deposição do

autotensionador(bailarino)

Bobinadeira de superfície



Fig. P1.4Controle de umreator nuclear

Amplificador,motor e

sistema deacionamento

Ajustedo nível

depotênciadesejado

Vareta

Detector denêutrons

Núcleo radioativo



Fig. P1.5Sistema de prensa

© 1997, ASME.

Servomotordo eixo y

Servomotordo eixo x

Servomotordo eixo z

Volantede

prensagem

Peça sendo usinadaCodificador

do eixo

Transdutor de força

Detector de correntes parasitas

PC

Controlede

motorPMAC



Fig. P1.6Válvula solenóideproporcional de altavelocidade

© 1996, ASME.

Mola deretorno

Luva

CarretelBobina Mancais Armadura

Tubo de pressão

LVDT

Seçãonão-magnética



Fig. P1.7RL network



Fig. P1.8Circuito RLC



Tabela 1.1Formas deonda deteste usadasem sistemasdecontrole

Impulso

Degrau

Rampa

Parábola

Senóide

Modelagem de respostatransitória

Resposta transitóriaErro de estadoestacionário

sen



Modelagem de respostatransitóriaErro de estado estacionário

Entrada Função Descrição Gráfico Uso

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