Conceitos Iniciais Controle de Sistemas Dinâmicos

1. Identifique a variável controlada e a variável manipulada em cada caso:

[pic 1]

1. máquina elétrica

Variável controlada: rotação mecânica;

Variável manipulada: potência elétrica.

[pic 2]

1. usina termoelétrica

Variável controlada: eletricidade;

Variável manipulada: combustível.

[pic 3]

        Variável controlada: temperatura da água

Variável manipulada: vazão do vapor

1. Controle de nível

[pic 4] Variável controlada: nível da água

   Variável manipulada: vazão de entrada

1. Observe cada sistema descrito abaixo e complete:

1. Sistema de aquecimento de água a vapor para uma temperatura de 75ºC.

• Variável controlada: Temperatura da água;

• Variável manipulada: Vazão do vapor;

• Setpoint: 75ºC.

1. Sistema de controle de nível de uma caixa dágua usando uma torneira na parte superior da caixa para 2m de altura.

• Variável controlada: nível da água;

• Variável manipulada: vazão da torneira;

• Setpoint: 2m.

1. Sistema de controle de espessura de uma chapa de aço para 3 mm ajustando a pressão nos rolos do laminador.

• Variável controlada: espessura da chapa;

• Variável manipulada: pressão nos rolos;

• Setpoint: 3 mm.

1. Sistema de controle de velocidade de um veículo usando o freio em 60 km/h.

• Variável controlada: velocidade do veículo;

• Variável manipulada: frenagem

• Setpoint: 60 km/h

1. Sistema de controle da temperatura da água do chuveiro em 35ºC usando uma torneira.

• Variável controlada: Temperatura da água;

• Variável manipulada: Vazão da água do chuveiro;

• Setpoint: 35ºC.

1. Quais são os objetivos do controle de processos?  

(   ) Adaptar-se a perturbações externas.

(   ) Adaptar-se às restrições de equipamentos e materiais.

( x ) Aumentar a estabilidade do processo.

( x ) Atender às especificações do produto.

(   ) Otimizar o uso de recursos e matéria-prima.

( x ) Melhorar os resultados econômicos do processo.

(   ) Contribuir com a segurança operacional e pessoal.

(   ) Reduzir impactos ambientais.

1. Sobre malha aberta e malha fechada. Leia com bastante atenção as afirmativas e marque: (1) para malha aberta e (2) para malha fechada.

1. ( 1 ) As principais vantagens desse tipo de malha são a simplicidade e o baixo custo.
2. ( 1 ) Exemplo: um automóvel sem velocímetro.
3. ( 2 ) Exemplo: um automóvel com velocímetro mais o monitoramento do motorista.
4. ( 1 ) São sistemas de controle em que a saída não tem efeito algum sobre a ação de controle. Em outras palavras, a saída do sistema não é nem medida e nem realimentada para comparação com a entrada de referência. Assim, cada entrada de referência está associada a uma condição de operação fixa.
5. ( 1 ) As principais desvantagens desse tipo de malha são a imprecisão devido à falta de realimentação.
6. ( 1 ) Seus elementos básicos são o controlador e o processo.
7. ( 2 ) Nesse tipo de controle, informações sobre como a saída de controle está evoluindo são utilizadas para determinar o sinal de controle que deve ser aplicado ao processo em um instante específico. Isto é feito a partir de uma realimentação da saída para a entrada. O sinal de saída é comparado com um sinal de referência (setpoint) e o erro entre estes dois sinais é utilizado para determinar o sinal de controle que deve efetivamente ser aplicado ao processo, de forma a corrigir o erro.
8. ( 2 ) Esse tipo de malha apresenta como vantagens a compensação de erros (aumenta a precisão do sistema), saída constante (melhora a estabilidade) e robustez (menor sensibilidade a distúrbios ou perturbações) .
9. (  2 ) Suas maiores desvantagens são a complexidade e o maior custo.
10. ( 2 ) Seus elementos básicos são o comparador, o controlador, o atuador, o processo e o sensor.
11. ( 1 )                                                h) ( 2 )[pic 5][pic 6]

         

                                           

1. Dê 3 exemplos de processos em malha aberta e 3 de processos em malha fechada. Descreva sucintamente o funcionamento de cada processo.  

Exemplos de malha aberta:

Forno micro-ondas: o forno é programado para preparar um alimento com uma potência e tempo específico. O comportamento do alimento durante o preparo não irá alterar as definições estabelecidas.

Geladeira (antiga): as geladeiras antigas ficavam refrigerando seu interior independente dos distúrbios impostos. Por exemplo: se a porta da geladeira for aberta, ela continuará funcionando normalmente de acordo com o tempo programado.

Máquina de lavar: a máquina irá lavar de acordo com os ajustes definidos, independente da situação da roupa no decorrer da lavagem. Não há garantia que o resultado final será de fato satisfatório.

Exemplos de malha fechada:

Ar-condicionado: a temperatura do ar é constantemente ajustada de acordo com as condições do ambiente.

Ventilador: o ventilador pode ser ligado por uma pessoa e esta pode alterar a direção e velocidade do ar, de acordo com as necessidades desejadas.

Rota de GPS: um gps traçará uma rota para um determinado destino baseado nas condições presentes como: congestionamentos, situação da via, etc.

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