princípios de controle,...

Definicao

Controle

• Por que Controle?

Definicao

ExemploControle da economia: Banco Central fixa a meta da inflacao em 5% ao ano.Esse “5%” e valor de referencia. Para alcancar esse valor referencia, oBanco Central atua: aumenta/diminui juros.Resumo: para Controlar inflacao, Banco Central atua nos juros.

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B. A. Angelico, P. R. Scalassara, A. N. Vargas, UTFPR, Brasil

Definicao

Controle

• Por que Controle?

Definicao

• Controle: basicamente um mecanismo pelo qual um sistema, sejamecanico, eletrico, biologico, utiliza para manter o “equilıbrio”.

ExemploControle da economia: Banco Central fixa a meta da inflacao em 5% ao ano.Esse “5%” e valor de referencia. Para alcancar esse valor referencia, oBanco Central atua: aumenta/diminui juros.Resumo: para Controlar inflacao, Banco Central atua nos juros.

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Onde usamos Controle?

Figura: Sistema de controle automotivo. O motorista percebe a diferenca entre adirecao atual e a desejada, e ajusta o volante.

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Onde usamos Controle?

Figura: Controle manual: uma pessoa controlando a temperatura do gas.

O que pode acontecer se o operador dormir?

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Possıvel solucao

• Substituir o homem por uma maquina que realiza tarefas“automaticamente”.

Automacao

• E a tecnologia que usa comandos programados para operar umdeterminado processo, usando informacoes de “sensores” para gerar sinalde “realimentacao”; tal sinal sera usado para determinar “quaiscomandos” devem ser executados. A tecnologia e usada para implementaro “cerebro virtual”. Tal “cerebro” chama-se Controle.

Controle e AutomacaoControle: cerebro. Automacao: tecnologia.

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Usando o Controle e Automacao

Figura: Controle automatico: a temperatura do gas e controlada automaticamente.O Sensor le temperatura e envia informacao para Computador-Controller que“pensa” como um “cerebro”. Computador-Controller toma decisao, e envia ainformacao da sua decisao para a valvula abrir ou fechar ou nao mover-se.

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Utilizacao de Controle Automatico – Eletronica

Figura: Controle e utilizado para posicionar as placas fotovoltaicas de forma que asmesmas sigam a luz do sol (efeito girassol – “sun-tracking”).

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Utilizacao de Controle Automatico – Robotica

Figura: Os robos a esquerda sao usados para encontrar minas terrestres , e o robo adireita e usado em locais com contaminacao quımica.

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Utilizacao de Controle Automatico – Humanoide

Figura: Exoskeleton-passive: Tele-operation of the human robot Aila, Bremen,Germany.

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Controle e Automacao: Salario medio Engenheiros USA

Figura: Salarios medio Engenheiros no USA.

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Qual o segredo do excelente profissional?

Deseja ser profissional destacado, requisitado, reconhecido, e desucesso em Controle e Automacao?Se tua resposta e sim, entao voce precisa ser excelente nos tres topicos aseguir.

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1o. topico: Matematica

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Importancia da MatematicaSem a Matematica nao existe Controle, Automacao, Robotica, ...

E o Controle?Toda a Teoria de Controle e baseada na Matematica.

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Figura: Avanco na matematica.

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Teoria de Controle

Nascimento da Teoria de Controle (1868)

• Inicia-se com o uso de “Equacoes Diferenciais” na analise de sistemasdinamicos.

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Divisao Historica da Teoria de Controle

Divisao Historica da Teoria de Controle

• controle primitivo (1868 ∼ 1900);

• controle classico (1900 ∼ 1960);

• controle moderno (1960 ∼ hoje).

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Controle primitivo

Figura: Criterio de estabilidade

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Controle classico

Figura: Descobriu “realimentacao negativa em malha fechada” (1923).

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Controle classico

Figura: “Metodos” para Projeto de Sistemas de Controle.

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Controle Moderno

Controle Moderno (apos 1960)

• Avanco nunca visto na teoria de controle (em 2 anos);

• As maiores limitacoes do Controle Classico foram superadas;

• Novas ferramentas teoricas foram introduzidas;

• Uma “nova era” na Teoria de Controle se inicia: Controle Moderno

Este curso aborda somente o Controle classico.

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Filosofia de Projeto de Sistemas de Controle

Projeto de Sistemas de ControleDado um processo (ou planta), como projetar um sistema de controle?

• Passo 1 – Modelagem: obtenha o modelo matematico que descreve oprocesso.

• Passo 2 – Analise: analise as propriedades do modelo matematico. Facasimulacoes no Computador.

• Passo 3 – Projeto: use o modelo matematico para projetar o controlador.Faca simulacoes no Computador. Caso as especificacoes de desempenhosejam atendidas no modelo-simulacao, prossiga com a implementacaoexperimental no processo.

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Filosofia de Projeto de Sistemas de Controle

Modelos matematicosProcessos fısicos podem ser representados por modelos matematicos:

• lineares ou nao-lineares.

• determinısticos ou estocasticos.

• variantes ou invariantes no tempo.

• Graduacao – sistemas lineares determinısticos invariantes no tempo.

• Pos-graduacao – demais sistemas.

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Contato

Contato:

Alessandro N. Vargas – [email protected]/vargas

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