Introdução aos sistemas de controle, histórico e definições

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Introdução aos sistemas de controle, histórico e definições:

• Introdução aos sistemas de controle, histórico e definições:

• Histórico;
• Definições: Entrada e saída; Sistemas de malha aberta e malha fechada;Resposta transitória e de estado estacionário;

Resposta no Domínio do Tempo:

• Resposta no Domínio do Tempo:

• Sistemas de primeira ordem: Constante de Tempo; Tempo de Subida; Tempo de Estabilização.
• Sistemas de segunda ordem: Resposta Superamortecida; Resposta Subamortecida; Resposta sem Amortecimento; Resposta Criticamente Amortecida; Frequência Natural; Relação de Amortecimento;

Resposta no Domínio do Tempo:

• Resposta no Domínio do Tempo:

• Sistemas de segunda ordem subamortecidos: Constante de Tempo; Tempo de Subida; Tempo de Estabilização, Percentual de Ultrapassagem;
• Resposta de sistemas com pólos e zeros adicionais.

Erro de Estado Estacionário:

• Erro de Estado Estacionário:

• Erros de estado estacionário de sistemas com realimentação unitária;
• Constantes de erro estacionário e Tipos de Sistemas;
• Especificação de erro de estado estacionário;
• Erro de estado estacionário devido pertubações;
• Erro de estado estacionário de sistemas com realimentação não uitária;
• Sensibilidade.

Técnica do Lugar das Raízes:

• Técnica do Lugar das Raízes:

• Definição;
• Propriedade do lugar das raízes;
• Esboçando o lugar das raízes;
• Projeto de resposta transitória através do ajuste do ganho de malha aberta;
• Lugar das raízes generalizado;
• Lugar das raízes para sistemas com realimentação positiva;
• Sensibilidade.

Projeto através do Lugar da Raízes:

• Projeto através do Lugar da Raízes:

• Melhorando o erro de estado estacionário através de Compensação em Cascata: Controlador PI e Atraso de Fase;
• Melhorando a resposta transitória através de Compensação em Cascata: Controlador PD e Avanço de Fase;
• Melhorando o erro de estado estacionário e a resposta transitória através de Compensação em Cascata: Controlador PID e Avanço e Atraso de Fase;
• Compensação por retroação;

Análise através da Resposta em Frequência:

• Análise através da Resposta em Frequência:

• Diagrama de Nyquist;
• Estabilidade através do diagrama de Nyquist;
• Margem de Ganho e Margem de Fase;
• Estabilidade, Margem de Ganho e Margem de Fase através do Gráfico de Bode;
• Resposta transitória de malha-fechada e resposta em frequência de malha-fechada;
• Resposta transitória de malha-fechada e resposta em frequência de malha-aberta;

Projeto através da Resposta em Frequência:

• Projeto através da Resposta em Frequência:

• Ajuste de Ganho;
• Compensação por avanço de fase;
• Compensação por atraso de fase;
• Compensação por avanço e atraso de fase;

Primeira Avaliação (Peso 15%): 09 de Setembro;

• Primeira Avaliação (Peso 15%): 09 de Setembro;

• Segunda Avaliação (Peso 25%): 09 de Outubro;

• Terceira Avaliação (Peso 30%): 13 de Novembro;

• Quarta Avaliação (Peso 30%): 09 de Dezembro;

• Avaliação Substitutiva (substitui a menor nota): 11 de Dezembro.

N. S. Nise. Engenharia de Sistemas de Controle. LTC, 2000 (LIVRO TEXTO)

• N. S. Nise. Engenharia de Sistemas de Controle. LTC, 2000 (LIVRO TEXTO)

• K. Ogata. Engenharia de Controle Moderno. Pearson Education do Brasil, 2010.

• R. C. Dorf e R. H. Bishop. Sistemas de Controle Modernos. LTC, 1998.

• R. A. Gabel e R. A. Roberts. Signals and Linear Systems, 3ª edição. John Wiley, 1987.

• A. Oppenheim e A. S. Willsky. Signals and Systems. Prentice-Hall, 1983.

• S. S. Soliman. Continous and Discrete Signals and Systems. Prentice-Hall, 1990.

Sistemas de Controle fazem parte de nosso dia a dia:

• Sistemas de Controle fazem parte de nosso dia a dia:

• Elevadores;
• Fabrica de automóveis e de outros bens de consumo;
• Aeronaves e veículos espaciais;
• Posicionamento de antenas;
• Controle de velocidade de motores;
• Controle de temperatura, pressão, umidade;
• Corpo Humano;
• Etc.

Um sistema de controle consiste de subsistemas e processos (ou plantas) reunidos com o propósito de controlar as saídas dos processos;

• Um sistema de controle consiste de subsistemas e processos (ou plantas) reunidos com o propósito de controlar as saídas dos processos;

• Um sistema de controle é uma interconecção de componentes formando uma configuração de sistema que produzirá uma resposta desejada do sistema

Amplificação de potência (Possibilidade de mover grandes objetos com precisão (antenas, elevadores etc.);

• Amplificação de potência (Possibilidade de mover grandes objetos com precisão (antenas, elevadores etc.);

• Controle Remoto (Acesso a locais perigosos: braço robótico p/ manipular material em ambiente radioativo);

• Facilidade de uso da forma de entrada (Controle de temperatura a entrada é a posição de um térmostato a saída é calor);

• Compensação de pertubações (Posicionamento de antena sujeita a rajadas de vento)

300 a.C. – RELÓGIO DE ÁGUA (Ktesibios), baseado no nível de água e controlado por bóia;

• 300 a.C. – RELÓGIO DE ÁGUA (Ktesibios), baseado no nível de água e controlado por bóia;

• 250 a.C. – Lampião de óleo (Philon) contole do nível do óleo baseado em bóia;

• 1681 – Controle de pressão do vapor em caldeiras conhecido como Válvula Denis Papin (mecanismo similar a válvula de uma panela de pressão). Regulador de temperatura para chocar ovos;

Século XVIII – Controle de velocidade em moinhos de vento;

• Século XVIII – Controle de velocidade em moinhos de vento;

• 1765 – Regulador de bóia para nível de água (Polzunov)

• 1769 – Regulador de velocidade utilizando realimentação de máquinas a vapor – James Watt;

1868 – Começa a se cristalizar a teoria de controle como conhecemos hoje – JAMES MAXWELL cria o critério de estabilidade para um sistema de terceira ordem baseado nos coeficientes da equação diferencial;

• 1868 – Começa a se cristalizar a teoria de controle como conhecemos hoje – JAMES MAXWELL cria o critério de estabilidade para um sistema de terceira ordem baseado nos coeficientes da equação diferencial;

• 1874 – ROUTH estende o critério anterior para sistemas de quinta ordem;

1877 – ROUTH publica o artigo “Um tratado sobre estabilidade de um dado estado de movimento” e ganha o prêmio Adams, este artigo contém o que hoje conhecemos como critério de estabilidade de Routh-Hurwitz;

• 1877 – ROUTH publica o artigo “Um tratado sobre estabilidade de um dado estado de movimento” e ganha o prêmio Adams, este artigo contém o que hoje conhecemos como critério de estabilidade de Routh-Hurwitz;

1892 – LYAPUNOV estende o critério de Routh para sistemas não lineares em sua tese “O problema Geral da Estabilidade do movimento”. Nesta época as principais aplicações eram para estabilizar navios e plataformas de canhões;

• 1892 – LYAPUNOV estende o critério de Routh para sistemas não lineares em sua tese “O problema Geral da Estabilidade do movimento”. Nesta época as principais aplicações eram para estabilizar navios e plataformas de canhões;

1922 – Foi utilizado um sistema para pilotagem automática pela Speny Gyroscope Company. Nesta época apareceram os estudos de NICHOLAS MINORSKY para pilotagem automática de embarcações com controladores Proporcional, Derivativo e Integral (PID)

• 1922 – Foi utilizado um sistema para pilotagem automática pela Speny Gyroscope Company. Nesta época apareceram os estudos de NICHOLAS MINORSKY para pilotagem automática de embarcações com controladores Proporcional, Derivativo e Integral (PID)

1930 – BODE E NYQUIST desenvolveram as técnicas de análise no domínio da frequência nos laboratórios da Bell Telephone;

• 1930 – BODE E NYQUIST desenvolveram as técnicas de análise no domínio da frequência nos laboratórios da Bell Telephone;

• 1948 – WALTER EVANS, trabalhando na industria aeronáutica desenvolveu a Técnica do Lugar das Raízes (Root Locus);

• Estas duas técnicas representam os principais fundamentos da teoria para análise e projeto de sistemas de controle lineares

Direção e navegação de mísseis e naves espaciais;

• Direção e navegação de mísseis e naves espaciais;

• Direção e navegação de navios e aviões;

• Nível de líquidos em reservatórios industriais;

• Concentrações químicas em tonéis;

• Espessura de material fabricado;

• Utilização de computadores em processos industrias;

Controle de temperatura em residências;

• Controle de temperatura em residências;

• Controle de posição de feixe de laser em um CD player;

• Controle de velocidade de esteiras;

• Etc.