Modelos e Simulação

INTRODUÇÃO A ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃOPROF. PABLO ROBERTO JULIÃO DA S. MOREIRA, MSc.

Centro Universitário UNAFaculdade de Ciências Sociais Aplicadas

Graduação em Engenharia de Controle e Automação

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Você construiria tudo isso semsaber se vai funcionar bem???

Modelos e Simulação

• Definição• Por que simular?• Sistemas• Modelos• Vantagens e Desvantagens da Simulação• Formulação• Erros

Definição

• SIMULAÇÃO implica na modelagem deum processo ou sistema, de tal forma queo modelo imite as respostas do sistemareal numa sucessão de eventos queocorrem ao longo do tempo.

Definição 2• SIMULAÇÃO é um processo de projetar

um modelo computacional de um sistemareal e conduzir experimentos com estemodelo com o propósito de entender seucomportamento e/ou avaliar estratégiaspara sua operação.

Modelos em engenharia

Tipos de Modelos:maquete, planta piloto, modelo matemático, entre outros.

Modelos em engenharia

Modelo Matemático : representação de aspectos essenciais de umsistema, que apresenta conhecimento dessesistema em uma forma utilizável. (Eykhoff,1974)

Para que servem os modelos

● Predição● Análise

● Simulação

● Controle de processos

● Detecção de falhas

Escolha de modelos

Não há um único modelo para um determinado fenômeno!

● Finalidade

● Complexidade

✔Precisão x simplicidade

FinalidadeEx.: Qual o melhor Modelo

de um ser humano?

Estratégias de modelagem

• Modelagem baseada na física do processo. (equações matemáticas)

Estratégias de modelagem

• Modelagem baseada em dados de entrada e saída do sistema. (conhecimento dos sinais de entrada e saída)

SISTEMASINALENTRADA

SINALSAÍDA

Como modelar?

• PARA SIMULAR é preciso descrever o comportamento do sistema, construir teorias e hipóteses considerando as observações efetuadas, e usar o modelo para prever o comportamento futuro.

Modelos afins por partesModelagem da função seno: (um modelo é

adequado dentro de seus limites)

Áreas de Aplicação

• Estudar sistemas produtivos e de manipulação.• Avaliar o software e hardware para sistemas de

computadores.• Avaliar o desempenho de novas armas e/ou técnicas

militares.• Determinar políticas de encomendas para um sistema de

estoque.• Projetar sistemas e protocolos de comunicação.• Estudar o funcionamento de instituições públicas de

atendimento como hospitais, correios, etc.• Analisar sistemas econômicos e financeiros.

Indústria Bélica• As Bombas Cluster, também conhecidas como Bombas

Cacho, são unidades balísticas que, ao serem lançadas,se dividem em uma grande quantidade de pequenasoutras bombas, no caso do modelo brasileiro, 2.200unidades com a forma de uma flecha, que podem cobriruma área equivalente ao tamanho de quatro campos defutebol. São muito utilizadas, com eficiência, contragrupos humanos, causando grandes estragos, e contragrupos de veículos e construções.

• Avibras Aeroespacial sa• Ares Aeroespacial e Defesa.

Sistemas Discretos e Contínuos• Sistema Discreto

Quando o conjunto de variáveis que o caracteriza só sãoalteradas num conjunto discreto de unidades de tempo.Um sistema em que se pretende simular uma fila de espera junto auma máquina pode ser considerado um sistema discreto, onde oseventos são a chegada de uma nova peça ao sistema e o fim deoperação da máquina.

• Sistema ContínuoQuando as variáveis vão sendo continuamente alteradas aolongo do tempo.Se pretendermos simular um sistema de aquecimento e percebercomo evolui o nível da água em um tanque, podemos dizer que avariável nível da agua é uma variável continua.

Simulação na eletrônicaVantagens:

• Reduz o tempo de projeto;• Permite melhoria do projeto;• Auxilio na área educacional;

Simuladores (eletrônica / circuitos)• EWB (Electronics WorkBench)• MultiSIM• PSIM• MATLAB (MATrix LABoratory) Simulações

de sistemas mecânicos, aeroespaciais, elétricos, eletrônicos, químicos, financeiros, biológicos, logísticos entre outros;

Modelos na engenharia elétrica

• Sistema elétrico de potência• Objetivo: Garantir o fornecimento de

energia com o menor custo e o máximo de confiabilidade.

• Filme.

Importância dos modelos em sistemas elétricos de potência

• Custo elevado das obras e equipamentos;• Sistema de grande dimensão;• A Indisponibilidade gera prejuízos

altíssimos;• A vida de algumas pessoas depende da

energia elétrica, em alguns momentos;• Questão de segurança nacional;

Um sistema real pode ser simulado para avaliar melhorias e situações de

risco

UM MODELO SIMULADO…

• permite análises quase que a todo instante, à medida que novas indagações sobre o comportamento do sistema modelado sejam criadas.

Sistema em funcionamento normal

Sistema após um curto-circuito

Sistema após alguns instantes

Antigamente: TNA (Transient AnalyzerNetwork)

Simulação nos dias atuais

• Passado Presente

Atividade para a próxima aula: 07/05/09

• Fazer um relatório sobre o tema: Modelos eSimulação.

• Usar as normas do “Manual de trabalhosacadêmicos”. (baseadas na ABNT).

• Lembre-se da Introdução, Desenvolvimento eConclusão. Escrevam com suas palavras. (Nãoé ctrl+c e crtl+v). Trabalhos copiados receberãoa nota: 0 (zero).

• Definam os termos técnicos, busquem exemplosreais.

FIM!

• Obrigado.