A REVISÃO DO OSCILADOR A PONTE DE WIEN SOB FOCO DA ANÁLISE TEÓRICA DE SISTEMAS DE CONTROLE

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CÂMPUS APUCARANA

COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

LUAN SILVÉRIO PARRO

LUCAS BOZZO BALSALOBRE

REVISÃO DO OSCILADOR A PONTE DE WIEN SOB FOCO DA ANÁLISE TEÓRICA DE SISTEMAS DE CONTROLE

APUCARANA

2020

LUAN SILVÉRIO PARRO

LUCAS BOZZO BALSALOBRE

REVISÃO DO OSCILADOR A PONTE DE WIEN SOB FOCO DA ANÁLISE TEÓRICA DE SISTEMAS DE CONTROLE

Trabalho final da matéria de Sistemas de controle 1 apresentado à coordenação de Engenharia Elétrica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, do câmpus de Apucarana, como parte dos requisitos para obtenção da nota parcial da média final da disciplina.

Orientador: Prof. Dr. Rodrigo da Ponte Caun

APUCARANA

2020

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SUMÁRIO

1        INTRODUÇÃO        4

2        RELEVÂNCIA DO TEMA        6

3        RESULTADOS E DISCUSSÕES        7

3.1        VALIDAÇÃO DOS RESULTADOS TEÓRICOS E EXPERIMENTAIS        7

3.2        DISCUSSÃO        15

4        CONSIDERAÇÕES FINAIS        21

REFERÊNCIAS        24

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1. INTRODUÇÃO

De maneira muito ampla é possível dizer que o controle, não aquele com o qual é possível aumentar o volume da televisão quando alguém assiste seu filme preferido, mas a ideia abstrata de ter o controle sobre certo material, ou mais importante, sobre certo processo, gerou na sociedade uma cadeia produtiva de conhecimento e avanços tecnológicos sem precedentes.

Apesar de uma ideia abstrata, o controle pode ser realizado de forma concreta quando alguns princípios são aplicados. Inicialmente, deve-se pensar naquilo, seja um material ou mais comumente em um processo, o qual se deseja ter o controle. A estrutura usada para alcançar o controle do processo em questão se dá o nome de sistema. Este, no que lhe concerne, é composto por vários dispositivos, que agem não só diretamente no controle, mas no sensoriamento, na atuação do sistema.

Todo atuador é um dispositivo pelo qual o controlador pode interferir em um sistema a fim de se obter uma melhora daquilo que se espera do mesmo. Para ser mais exato, um sistema interage com o ambiente ao seu redor, de forma que na presença de estímulos, ou também chamados de entradas, reage de forma a produzir uma resposta, ou também chamado de saída (TEIXEIRA; ASSUNÇÃO, 2010).

Os sistemas podem ser classificados de duas formas, em relação à sua estrutura, como sistemas de malha aberta e sistemas de malha fechada, um Sistema de Malha Aberta (SMA) se trata de um sistema onde não existe uma relação entre a saída do sistema e sua entrada, de forma que não existe uma comparação nem realimentação do mesmo (DOMINGUES, 2007), estes conceitos serão apresentados em breve.

Portanto, para exemplificar um SMA, lembremos do controle remoto da televisão, se pensarmos no controle como um sistema, como seria possível classificar esse sistema? Para auxiliar na resposta pode-se pensar na seguinte representação lúdica, sendo assim, não será relevante explicar como o processo ocorre, mas sim se atentar aos passos da representação, visto na Figura 1.

Figura 1 - Representação do sistema de malha aberta referido.

[pic 1]

Fonte: Autoria própria

É notável que a saída deste sistema não influencia em uma próxima entrada que pode ocorrer, sendo assim a este sistema atribui-se a classificação de sistema de malha aberta.

Para um Sistema de Malha Fechada (SMF) há um recurso extremamente crucial no que tange a realimentação de sistemas, como o próprio termo é auto explicativo, a saída do sistema faz parte de sua alimentação, de forma que o sinal que efetivamente é interpretado pelo sistema é tido como sinal de erro atuante, de forma que este é composto pela diferença do sinal de entrada e o sinal da saída (DOMINGUES, 2007).

A partir da representação trazida anteriormente, é possível adicionar, de forma lúdica, uma realimentação para o sistema, representada pelo sensoriamento humano, como na Figura 2.

Figura 2 – Representação do sistema de malha fechada referido.

[pic 2]

Fonte: Autoria própria.

Com esse exemplo, fica claro o conceito da realimentação, que visa a diminuição do erro daquilo que se tem na saída e aquilo que se espera com o sistema. Enquanto existe um erro relevante, a realimentação age no sistema de forma a garantir uma aproximação ao valor esperado. Então, nesse exemplo a percepção humana acerca do volume da televisão atua de forma a reduzir o volume até que o mesmo atinja um valor esperado, em que o erro de um sistema genérico pode ser comparado com aquilo que uma pessoa espera do volume com o volume que realmente está sendo produzido pela televisão.

Um fator importante que deve ser considerado é acerca da estabilidade dos sistemas. Superficialmente, a estabilidade pressupõe que um sistema é estável quando na presença de uma perturbação, o sistema ainda pode manter sua resposta sob controle (TEIXEIRA; ASSUNÇÃO, 2010). Mais especificamente qualquer entrada ou perturbação limitada gera uma saída limitada e que na presença de uma perturbação retorna ao seu valor de regime normal.

Um dos métodos de verificar a estabilidade de qualquer sistema é o método do lugar das raízes, ou Root-Locus, sendo, ‘root’, do inglês, raiz e ‘locus’ do latim, lugar. Este método é útil para a verificação do desempenho de um sistema conforme certos parâmetros são alterados. Por desempenho se entende não só a estabilidade por si só, mas outros critérios, como o tempo de subida da saída do sistema, o tempo de estabelecimento, o máximo sobressinal e outros critérios.