controle clássico intro

CCL:CONTROLE CLÁSSICO

Profa. Mariana Cavalca

Currículo Resumido• Curso Técnico em Eletro-Eletrônica – ETEP (São José dos Campos - SP)

• Iniciação científica (estatística)• Estágio – Empresa ITA júnior: microcontroladores.

• Engenharia de Controle e Automação – Unifei (Itajubá – SP)• Monitoria de Física• Iniciação científica e Trabalho de Diploma (PDI e Visão Computacional)• Estágio – Citech – Sistemas Supervisórios, CLP, Banco de Dados

• Mestrado e Doutorado em Engenharia Eletrônica e Computação na área de Sistemas e Controle – ITA (São José dos Campos - SP)

• Cargo de Professor Adjunto na UDESC desde Setembro de 2011. Membro do Grupo de Controle do DEE.

• Principais áreas de Interesse: Teoria de Controle, Controle Preditivo, Controle Tolerante a Falhas, Estimação Paramétrica, Desenvolvimento de Plantas Didáticas.

CONTROLE CLÁSSICOIntrodução aos Sistemas de Controle: Revisão


O que é controlar?

Histórico Atual de Controle • Primeiro trabalho significativo: controlador de velocidade de

James Watt;

• Década de 1940: Métodos baseados no diagrama de Bode (resposta em frequência);

• Década de 1950: Lugar das raízes;

• 1960-1980: controle ótimo, controle adaptativo• 1980-hoje: controle robusto, controle baseado em

inteligência computacional, controle tolerante a falhas, etc...

Controle Clássico

Controle Moderno

Definições

Variável Controlada

Variável Manipulada

Planta Processo Sistema

DistúrbioInterno

DistúrbioExterno

Controle realimentado

Malha Aberta x Malha Fechada• Porque fechar a malha de um sistema (Feedback

– Realimentação) ?

1. Estabilizar;

2. Reduzir a sensibilidade a variações de G(s);

3. Rejeitar distúrbios;

4. Modificar a resposta transitória;

5. Reduzir o erro em regime permanente.

• Quando é melhor aplicar a malha aberta?

Sistemas de Controle• Exemplos:

• Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial:– Controle de atitude, velocidade, aceleração.

• Controle Ambiental:– Controle da temperatura, da umidade, da ventilação.

• Usinagem:– Controle de posição e de velocidade.

• Veículos autônomos:– Transporte de material ou de pessoas, 2D, 3D, deslizando sobre andaimes.

• Robótica:– Controle de posição, orientação, velocidade, força.

Controle Automático

Especificação de Desempenho• Traduzir:

Especificação de Desempenho• Em índices de desempenho:

1. Função de Custo ou objetivo;

2. Resposta Transitória;

Tempo de acomodação, Máximo pico, tempo de subida, etc...

3. Acurabilidade Estática;

Erro em regime permanente

4. Acurabilidade Relativa.

Margens para estabilidade.

Introdução aos Sistemas de Controle• ISC:

1. Conceitos básicos (Laplace);

2. Modelagem Matemática;

3. Análise de sistemas de 1ª e 2ª ordem;

4. Estabilidade absoluta e relativa;

5. Erro em regime permanente.

Modelo MatemáticoSistema Físico

ModeloIdentificação ModelagemAnálise Estatística

O Modelo é útil ou não? Análise

SimulaçãoProjeto

Validação

Modelagem Matemática

Simplicidade Acurácia

Sistemas Lineares Invariantes no Tempo

Diagrama em Blocos

Sistema de Primeira Ordem

Tempo de Acomodação: 3T (5%) ou 4T (2%)

Tempo de Subida: 2,2T

Sistema de Segunda Ordem

Sistema de Segunda Ordem• Sub – Amortecido

Sistema de Segunda Ordem

-2 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2Pole-Zero Map

Real Axis

Imag

inar

y A

xis

Wn

ξWn

Wd

β

Controle Clássico

Como impor um comportamento desejado?

• Projeto de Controladores no Domínio da Frequência.

CCL – Plano de Ensino Resumido

1. Análise pelo Diagrama do Lugar das Raízes;

2. Ações Básicas de Controle;

3. Projeto de Controladores por Intermédio do Diagrama

do Lugar das Raízes;

4. Técnicas de Análise de Resposta em Frequência;

5. Projeto de Controladores por Intermédio de Técnicas

de Resposta em Frequência;

6. Tópicos especiais sobre controladores PID.

CCL – Livros Base

• NISE, Norman S. Engenharia de sistemas de controle. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

• DORF, Richard C. e BISHOP, Robert H. Sistemas de Controle Modernos. LTC - Livros

Técnicos e Científicos Editora S.A., 8a Edição, 2001.

• OGATA , Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. Prentice-Hall. 4a Ed., 2003.

• KUO, Benjamin C. Sistemas de Controle Automático. McGraw-Hill do Brasil, 1984.

• PHILLIPS , C. L. e HARBOR , R. D., Sistemas de Controle e Realimentação. Makron

Books, 1997.

• MAYA , P. A.; LEONARDI , F. Controle Essencial. São Paulo: Pearson Brasil, 2011.

�Site (Plano de Ensino, Recados, Notas, Material de Aulas, Listas de Exercícios): http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/marianasantos/

Verifique o site regularmente!!!

� Provas (Teoria 80% da Nota Final)• 1ª PROVA � 06/09/13• 2ª PROVA � 11/10/13• 3ª PROVA � 22/11/13• Artigo � Apresentações no dia 04/12/13• Exame � 11/12/13

� 1 Formulário por prova (folha A4 sem pauta – frente e verso) – Não acumulativo – Deve ser anexado a Prova (vale 5% da nota).

� Revisão de Provas: Até antes da próxima prova. • Aproximações pré-exame: 69=70, 68 depende, <=67 Exame!• Aproximações pós-exame: 48=49=50, 46 e 47 depende, <=45 Reprovado!

� Pontualidade e Frequência

Para ser aprovado precisa de mínimo 75% de 90 horas /aula = 68 presenças!

CCL - Avisos

CCL – Próxima Aula:

Lugar das Raízes

CCL:CONTROLE CLÁSSICOBom estudo!


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