Controle de Sistemas Dinmicos CSD 1Introduo Prof Adolfo

Controle de Sistemas Dinâmicos CSD 1–Introdução Prof. Adolfo Bauchspiess ENE/Un. B (Material de aula Complementar, adaptado parcialmente de Nise – Eng. de Sist. de Controle)

Fig. 1. 1 Entrada; estímulo Descrição simplificada de um sistema de controle Resposta desejada Sistema de controle Saída; resposta Resposta real https: //cbie. com. br/artigos/como-funciona-a-geracao-eolica/ “Sistema” Nível de Líquido “Sistema” Gerador Eólico Entrada? Saída? Resposta desejada? … Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess ? ? 2/22

Fig. 1. 5 Sistema “Elevador” Posição do elevador, y(t) Andar (equiv. [m]) Comando de entrada Resposta transitória Resposta de estado estacionário Erro de estado estacionário Tempo Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 3/22

Fig. 1. 6 Diagrama de blocos dos sistemas de controle: a. sistema a malha aberta; b. sistema a malha fechada Perturbação 1 Entrada ou Referência Transdutor de Entrada Controlador + Transdutor de Entrada + Processo ou Planta Junção Somadora (a) Entrada ou Referência + Perturbação 2 Controlador + (b) Saída ou Variável Controlada Perturbação 2 + Junção Somadora Perturbação 1 Erro Atuante + Processo ou Planta + + Junção Somadora Saída ou Variável Controlada Transdutor de Saída ou Sensor Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 4/22

Fig. 1. 5 Controle em Malha Fechada: Entrada e saída - Elevador �redução do erro �ajuste da velocidade da resposta y(t) Resposta rápida, com sobrepasso e(t) = r(t) – y(t) Resposta r (t) ess= e(t�∞) Referência Resposta lenta Tempo Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 5/22

• • Termos Técnicos – CSD-A Erro: e = r - y Erro atuante: ea = r – ym Realimentação Servosistemas Reguladores Automáticos Controle de Processos Em geral, subentende-se: - Transdutor de Entrada - Sensor com Transdutor - Controlador = KD(s) r, ym e ea tem a mesma dimensão (tipicamente, [V]) Exemplo: Sensor de temperatura Perturbações r ea D(s) K u Controlador Atuador ym LM 35(10 Processo Sistema Planta H(s) Sensor m. V/o. C), G(s) y Ruído filtro PB, ganho Amp. Op. Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 6/22

Objetivos • Desempenho ótimo – Ex. redução de consumo de combustível • Maior produtividade – Ex. repetibilidade • Alívio no trabalho enfadonho – Ex. montagem • Segurança – Ex. soldagem • Saúde – Ex. pintura Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 7/22

Marcos Históricos • 1788 James Watt – Controlador centrífugo de velocidade – máquina a vapor • 1932 Nyquist – Estabilidade em malha fechada a partir da resposta senoidal • ~1940 Bode, Nyquist – Métodos de resposta em frequência • 1948 Evans – Método do Lugar Geométricos das Raízes Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 8/22

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Sistemas de Controle Automático • Piloto automático aviões • Robótica • Processos industriais – Pressão – Temperatura – Umidade • Processos de fabricação ~1900: 40% da mão de obra na agricultura. Atualmente: USA < 2%; Br ~10% Revolução Verde + Automação Maior parte “desta” mão de obra tem profissões que não existiam em 1900! Profissões do Futuro? IOT, AI, … Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 14/22

Alguns Sistemas de Controle: Telecomunicações Orientação de satélites e antenas Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 15/22

Robótica Soldagem Laser & Selagem Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 16/22

Controle de Processos SCADA Supervisory Control and Data Acquisition Fonte: www. dust-inc. com Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 17/22

Automação Predial Conforto Térmico Segurança Racionalização de Energia Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess Fonte: www. dust-inc. com 18/22

Sistemas de Controle Estudo de um Sistema Físico – Modelamento Físico – Formulação Matemática – Análise Dinâmica Complementos - Controle Dinâmico – ENE/Un. B Prof. Adolfo Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 19/22

Projeto de Controladores Sistema Eq. Diferenciais Função de Transf. Eq. De Estados Modelamento Leis Físicas Sistema Modelo Projeto Testes Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess Estabilidade Rapidez Precisão Robustez Resposta ao Degrau Bode Produto Síntese é um Processo Iterativo !! 20/22

Classificação de Sistemas de Controle • Lineares x não-lineares – Faixa de operação linear →superposição • Invariantes x variantes no tempo – Foguete →redução da massa • Contínuo x discreto (clock) • Parâmetros concentrados x p. distribuídos – EDO x EDP • Determinísticos x Estocásticos (ruído) Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 21/22

Disciplinas de Controle ENE/Un. B • Controle Clássico (CSD) – Resposta em freqüência, Lugar das Raízes • Controle Moderno (CEE) – Variáveis de estado, sistemas multidimensionais, computadores digitais Reforma Curricular: (CSD � Eng. Elétrica) (CDin = CSD + CEE � Eng. Mecatrônica) • Controle Inteligente (ICIN/Inteligência Comp. ) – Redes Neurais Artificiais, Deep Learning, Reinforcement Learning, Fuzzy, Comp. Evolutiva Un. B/ENE 0077 Controle de Sistemas Dinâmicos: CSD 1 -Introdução – Prof. Adolfo Bauchspiess 22/22