Controle de sistemas lineares 1 lab

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Universidade Federal de Uberlândia – UFU

Faculdade de Engenharia Mecânica – FEMEC

Controle de sistemas lineares – FEMEC 42060

Profa.:  Monique A.F. Moraes

LABORATÓRIO DE CONTROLE DE SISTEMAS LINEARES

Aula Introdutória

Luis Fernando Cintra Fratari                                11321EMT029

Victor Stafy                                                   000000000000

 Uberlândia, 2015

Sumario

Conceitos básicos        

Componentes do sistema        4

Tipos de Controlador        

Bibliografia        

Conceitos básicos

  Os controladores são de fundamental importância pra engenharia pois permitem que sistemas mecânicos, elétricos, eletromecânicos obtenham um desempenho o mais próximo do desejado.                                                                              Tt

O sistema controlado pode ser do tipo malha fechada ou malha aberta, a diferença consiste no fato de que um sistema de malha aberta não pode se autorregular quando submetido a uma perturbação, já no sistema de malha fechada ocorre retroalimentação, isto é o controlador percebe a diferença que ocorre na saída, recebendo o “sinal de erro” e corrige a resposta na saída, aproximando-a da resposta de referência através de uma ação de controle. Um exemplo de sistema de malha aberta seria um fogão, que não identifica quando deve reduzir a chama, e um de malha fechada seria uma aeronave, que é capaz de corrigir perturbações devido rajadas de vento durante o voo.jjjjjjjjjj                                                                                                      

As variáveis envolvidas em um sistema de controle linear podem ser de 2 tipos: discretas e continuas. As variáveis discretas possuem 2 níveis básicos “0” ou “1”, que da linguagem binária representaria ligado ou desligado, alto ou baixo, as variáveis continuas possuem infinitos valores, variando continuamente entre seus extremos. Um exemplo sistema que utiliza variáveis continuas seriam os sensores de temperatura, e que utiliza variáveis discretas, sensores de proximidade.

Componentes do sistema

  A seguir serão ilustrados os componentes de sistemas de malha fechada e malha aberta.

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Figura1:Sistema de malha fechada

  O sistema representado na figura 1 sem o bloco H se torna um sistema de malha aberta pois deixa ter a retroalimentação, deixando de ser um sistema fechado. Cada bloco neste diagrama é a representado pela sua função de transferência. A função de transferência se trata da transformada de Laplace da saída sobre  a entrada para condições iniciais nulas.     Rr

Descrição do diagrama:                                                                                                   kkkkkkkk  

SP: valor de referência ou valor desejado da saída;  ggggggggggggggggggggggggggggg                                                                                        e: erro, subtração entre a variável de referência e a saída obtida; gggggggggggggggggggg                                            u: entrada de excitação da planta;                                                                    gggg        y: variável de saída, que sofrerá ação do controlador; v                                                v  d: eventuais distúrbios do sistema;

Bloco H: Se trata do bloco da retroalimentação, representa o sensor e a instrumentação relacionada com a variável a ser controlada, algumas vezes, incorpora um compensador(função de transferência do sistema de medição); g

Bloco F: fator de escala ou filtro, tem a função de limitar a banda de frequências de entrada no sistema;                                                gggggggggggg                                    g

Bloco C: controlador ou compensador, responsável pela ação de controle sobre o processo.                                                                                                         gggg

Bloco G: processo a ser controlado, denominado planta;  

Subtrator: Elemento entre os blocos F e C, tem por função subtrair do valor de referência o valor do sinal de saída, gerando o sinal de erro.

O diagrama funciona da seguinte forma: O sinal u excita a planta G o sinal sofre uma perturbação d que altera o valor do sinal de saída y que é enviado para o bloco H que manda o sinal para o subtrator que gerará o sinal de erro e que é a diferença do sinal y para o sinal SP que foi filtrado em F. Cada um desses blocos possui componentes eletrônicos básicos, como indutores e capacitores, juntamente com circuitos ativos a semicondutores.                                                                              Hhhh                                                            gg

É de particular interesse no estudo de sistema o bloco de retroalimentação, já que é este permite que o sistema se autorregule, esta presente por exemplo em sensores de força e pressão. Particularmente para aplicações mecânicas os responsáveis pela retroalimentação do sistema são em geral os servopotênciometros, mais robustos que os potenciômetros, que são responsáveis por transformar uma variável mecânica em elétrica por meio da variação de uma resistência. Podem ser utilizados para medir a posição de um atuador, onde a sua alteração de posição gera uma alteração na diferença de potencial, ou a rotação de um eixo (tacômetro), que tem como entrada o seu deslocamento angular e sua saída uma ddp. A tensão de saída pode ser AC ou DC, caso seja AC haverá modulação do sinal. Uma típica função de transferência para o segundo caso é: