engctrl a01 linhas gerais do curso

5/25/2018 ENGCTRL a01 Linhas Gerais Do Curso

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Engenharia de Controle

Prof. Fernando de Oliveira Souza

Contato: Sala 2523 (BLOCO 1) e-mail: [email protected]

www.cpdee.ufmg.br/fosouza

Tercas-feiras (20h55 as 22h35) e Sextas-feiras (19h00 as 20h40)


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Aspectos Burocraticos

Livro Texto 1

R. C. Dorf and R. H. Bishop, Sistemas de Controle Modernos, 11a Ed.,

Addison Wesley, 2010.

Fernando O. Souza pag.2 Engenharia de Controle Aula 1


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Livro Texto 2

G. F. Franklin, J. D. Powel and A. Emani-Naeini, Feedback Control of

Dynamic Systems, 6a Ed., Addison Wesley, 2009.



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Livro Complementar

K. Ogata. Engenharia de Controle Moderno, 5a Ed., Pearson, 2010.



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Avaliacoes

Tres provas de 30 pontos cada (13/04/2012; 15/05/2012;

26/06/2012)

Exame especial (03/07/2012)

10 pontos Trabalhos/Conceito

(Pre-)Requisitos Desejaveis

Sistemas Dinamicos Lineares

Paciencia e perseveranca...



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Controle Realimentado

Realimentacao = conexao mutua entre dois (ou

mais) sistemas

Sistema 2

Sistema 1

x(t) y(t)



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Sistema em Malha-Aberta

Sistema 1 Sistema 2



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Sistema em Malha-Fechada

Controle

Sistema

x(t) y(t)

x(t) Sinal de referencia (set-point)

y(t) Sada medida



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Forno domestico controlado por um termostato

emp.

Desejada

Cent.+

Cperda

Temp.

na salaTermostato

Valvulade gas Forno Sala



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Fly-ball governor

Video: Governador centrfugo



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Ex: Velocidade de cruzeiro em um automovel

Modelo matematico: ignorando a resposta dinamica econsiderando apenas o comportamento em regime permanente

Mudanca de1 no angulo do acelerador (variavel de controle)

provoca uma mudanca de 10 mph na velocidade

Mudanca de1%no angulo da pista provoca uma reducao de 5

mph na velocidade



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u Sinal de

Controle ()

+

0,5

w (% inclinacao)

10 Velocidade

de saday



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u +

r 1/10

Controlador

0,5

w

10 yma

Planta



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Equacao da sada

yma = 10(u 0.5w)

= 10r10

0.5w

= r 5w

Equacao do erroema = r yma

= 5w

erro em porcentagem

%ema= 500w

r



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Exemplos,

Se r= 65:

e w= 0, entao yma= 65 e ema= 0

e w= 1, entao yma= 60 e ema= 5 (7.69%) e w= 2, entao yma= 55 e ema= 10 (15.38%)

Ganho do controladorexatamente igual ao inverso do ganho da planta,

erro nulo para w= 0.



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u +

+

r 10

Controlador

0,5

w

10 ymf

Planta



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Equacao da sada

ymf = 10(u 0.5w)

u = 10(r

ymf)Equacao da sada

ymf = 100r 100ymf 5w

101ymf = 100r 5w

ymf = 100

101r 5

101w

Equacao do erro

emf= r

101+

5w

101


emf = r - ymf


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Equacao de sada

ymf =100

101

r 5

101

w

Equacao do erro

emf= r

101+

5w

101

Se r= 65e w= 0

ymf =100

10165 = 64.35 mph

emf = 65

101= 0.6435 mph(0.99%)



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Equacao de sada

ymf =100

101

r 5

101

w

Equacao do erro

emf= r

101+

5w

101

Se r= 65e w= 2

ymf=100

10165

5

1012 = 64.25

emf = 65

101+

10

101= 0.7425 mph(1.14%)



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Exemplos de Sistemas Realimentados

Telescopio Hubble



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Drive de Leitura


l d Si R li d


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Controle de direcao de um veculo com tracao independente


E l d Si t R li t d


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Opportunity em Marte, 2004: veculo de reconhecimento


E l d Si t R li t d


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Fly-by-wire Airbus A380 - controle digital


Si t G l d C t l


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Sistema Geral de Controle

Dado ummodelodo sistema a ser controlado e um conjunto de

especificacoes, encontrar umcontrolador adequado

pertubacoes

Sistema

Controlador

atuadores sensores

sinaissinais

de atuacao medidos

sinais monitorados sinais de comando


Motivacao e Contexto


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Requerimentos Basicos

O sistema deve ser sempre estavel




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A sada do sistema deve rastrear o sinal de comando na entrada




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A sada do sistema nao deve responder a entradas de disturbio

Um exemplo muito comum e o quarto com temperatura controlada

automaticamente, cuja funcao e manter a temperatura proxima da

temperatura de referencia quando a temperatura externa e vento

mudam, quando as portas e janelas se abrem e fecham.

Estes requerimentos devem ser cumpridos, mesmo quando o

modelo utilizado no projeto nao for totalmente preciso, ou se adinamica do sistema fsico mudar ao longo do tempo ou devido a

mudancas ambientais.




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Especificacoes de desempenho

resposta adequada aos sinais de controle atenuacao de pertubacoes

Especificacoes de controlador

Linear, simples e eficiente

metodologia de projeto? Tecnicas baseadas em transformadasdependem de experiencia, talento e sorte...


Ferramentas Computacionais


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Ferramentas Computacionais

Utilizacao de pacotes computacionais especficos

SISOTOOL


Linhas Gerais do Curso


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1. Uma rapida revisao... Sistemas Dinamicos

Equacoes diferenciais de sistemas fsicos

Funcoes de transferencia de sistemas lineares

Algebra dos diagramas de blocos

Diagramas de fluxo de sinais

Modelagem matematica de sistemas fsicos




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2. Desempenho de Sistemas de ControleRealimentados

Sinais de teste

Desempenho de sistemas de segunda ordem

Localizacao das razes no plano-s e sua relacao com a resposta

transitoria

Erro em estado estacionario de sistemas de controle realimentados Indices de desempenho




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3. Estabilidade de Sistemas Lineares Realimentados

Conceito de estabilidade

Criterio de estabilidade de Routh-Hurwitz

Estabilidade relativa de sistemas de controle realimentados -

PRIMEIRA PROVA




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4. Metodologias de projeto usando Lugar das Razes

Conceito do Lugar das Razes

Procedimento para determinacao do Lugar das Razes

Selecao de valores de parametros pelo metodo do Lugar das Razes

Controladores de 3 termos (PID)

Compensador de avanco

Compensador de atraso

SEGUNDA PROVA




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5. Metodologias de projeto no domnio dafrequencia

Estabilidade relativa e o criterio de Nyquist

Medidas da resposta em frequencia

Especificacoes de desempenho no domnio da frequencia Compensador de avanco de fase no domnio da frequencia

Compensador de atraso de fase no domnio da frequencia

Metodos empricos de projeto

TERCEIRA PROVA


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