Orientação para o Trabalho da Disciplina

Controle e Servomecanismos I

8 de setembro de 2010

Identificação

UERJ

Faculdade de Engenharia

Departamento de Eletrônica e Telecomunicações

Assunto: Trabalho opcional para a disciplina no segundo semestre de 2010.

Professor: José Paulo Vilela Soares da Cunha

Turmas: 01 e 02

E-mails: jpaulo@uerj.br ejpaulo@lee.eng.uerj.br

Professor: Paulo Bulkool Batalheiro

Turma: 03

E-mail: pbb@uerj.br

Homepage:http://www.lee.eng.uerj.br/~jpaulo/contri.html

Entrega do Relatório Preliminar ao professor até 08 de outubro de 2010.

Entrega do Relatório Final ao professor até 03 de dezembro de 2010.

DETEL/UERJ — 8 de setembro de 2010 — Trabalho de Controle e Servomecanismos I 2

Resumo

Este texto estabelece as diretrizes para a execução de um trabalho final para a disciplina

Controle e Servomecanismos I em que os alunos devem aplicar seus conhecimentos de con-

trole. O trabalho será desenvolvido ao longo dos útimos meses do semestre. ORelatório

Final sobre o trabalho deverá apresentar uma introdução teórica, descrever aspectos práticos

e avaliar resultados de análise e de simulação.

1 Introdução

O objetivo deste trabalho é estimular os alunos na aplicação de técnicas de controle. O

sistema a ser controlado será definido pelos alunos numa primeira fase do trabalho. Os

alunos deverão definir os objetivos de controle, modelar a dinâmica do sistema, projetar o

sistema de controle e, finalmente, simular o sistema de controle para verificar o desempenho

alcançado.

2 Etapas do Trabalho

As principais etapas deste trabalho, que deverão ser documentadas nosrelatórios, são relaci-

onadas a seguir:

1. Definir o sistema a ser controlado.

2. Estabelecer os objetivos de controle.

3. Estabelecer e quantificar critérios de desempenho para o sistema de controle em ma-

lha fechada. Deve-se considerar as limitações físicas do sistema e os objetivos de

controle.

4. Modelar a dinâmica do sistema a ser controlado.

5. Se for necessário, linearizar a dinâmica do sistema em torno de um ponto de operação

desejado.

6. Obter a equação de estado do sistema linearizado.

7. Obter a função de transferência do sistema em malha aberta. Traçar assuas curvas de

resposta em frequência.

8. Simular a resposta transitória do sistema em malha aberta e verificar se o resultado é

coerente com o esperado.

DETEL/UERJ — 8 de setembro de 2010 — Trabalho de Controle e Servomecanismos I 3

9. Projetar um controlador para o sistema a partir dos critérios estabelecidos.

10. Simular o sistema em malha fechada. Recomenda-se usar nas simulações omodelo

dinâmico mais realista para o sistema. Esse modelo deve ter sido obtido na etapa4.

11. Comparar os resultados obtidos nas simulações com aqueles esperados. Se necessário,

corrigir o projeto do controlador e repetir as etapas9 e10.

12. Elaborar conclusões sobre todo o trabalho.

3 Observações Gerais sobre o Trabalho

As observações gerais sobre este trabalho são as seguintes(leia com atenção):

1. Este trabalho é opcional para os alunos das turmas 01, 02 e 03 de Controle e Servo-

mecanismos I.

2. Poderá ser feito individualmente ou em grupo de no máximo dois alunos.

3. Ao final da primeira fase, deverá ser entregue ao professor um Relatório Preliminar

em que os alunos devem propor os objetivos do sistema de controle a ser projetado.

Este relatório poderá ser usado pelo professor para reorientar o projeto. O Relatório

Preliminar deverá apresentar os resultados das etapas1 e2 da seção2.

4. O Relatório Final deverá documentar todo o projeto e será o principal meiode avali-

ação dos resultados alcançados.

5. O grau do trabalho será atribuído conforme a avaliação feita pelo professor.

6. Na avaliação do trabalho será considerado o seu conteúdo, os resultados analíticos,

os resultados de simulação, a criatividade dos alunos, a clareza da apresentação, etc.

O Professor poderá fazer uma arguição a cada aluno integrante de um mesmo grupo,

resultando em graus diferentes para cada um dos alunos.

7. Para a elaboração do Relatório Final, deverão ser seguidas as orientações contidas

neste roteiro e na referência(Cunha 1997).

8. Recomenda-se, ainda, o uso de livros básicos de controle como referência, e.g., (Ogata

2003, Dorf & Bishop 2001, D’Azzo & Houpis 1984, Franklin, Powell & Workman

1990).

9. Os relatórios poderão ser manuscritos ou datilografados. A qualidadeda apresentação

será avaliada.

DETEL/UERJ — 8 de setembro de 2010 — Trabalho de Controle e Servomecanismos I 4

10. Durante todo o desenvolvimento recomenda-se que os alunos consultem seu professor

e/ou outros professores para orientar o trabalho.

4 Conteúdo dos Relatórios

4.1 Relatório Preliminar

Na primeira fase, deverá ser definido o sistema que será controlado. Deverão ser definidos,

também, os objetivos de controle. O sistema de controle deverá empregar técnicas de Con-

trole Linear. O sistema proposto deverá ter complexidade suficiente para permitir a avaliação

do aprendizado de engenharia nesta disciplina.

No Relatório Preliminar devem ser descritos os seguintes itens:

• O sistema escolhido para ser controlado.

• As características principais do sistema a ser controlado.

• A função proposta para o sistema de controle.

• Os objetivos de controle.

• O diagrama de blocos preliminar do sistema de controle.

• Os princípios do seu funcionamento.

4.2 Relatório Final

Na segunda fase, serão executadas as etapas restantes deste trabalho, descritas na seção2.

Todas as etapas deverão ser documentadas no Relatório Final.

5 Comentários Finais

Descreveu-se suscintamente um trabalho para compor a avaliação neste semestre. Esse tra-

balho iniciará o aluno na engenharia de controle.

A criatividade será um aspecto bastante valorizado na avaliação deste trabalho.

Para a escolha do tema e o desenvolvimento do trabalho, recomenda-se consultar as re-

ferências (Ogata 2003, Dorf & Bishop 2001, D’Azzo & Houpis 1984, Franklin et al. 1990),

além de outros livros, revistas e anais de congressos de engenharia elétrica, eletrônica e con-

trole, e.g.,IEEE Control Systems Magazine, IEEE Transactions on Control Systems Techno-

logy, IEEE Transactions on Education, Revista Controle & Automação e Anais do Cogresso

DETEL/UERJ — 8 de setembro de 2010 — Trabalho de Controle e Servomecanismos I 5

Brasileiro de Automática. Muitos artigos estão disponíveis noPortal Periódicos CAPES,

que pode ser acessado em qualquer computador da UERJ.

Referências

Cunha, J. P. V. S. (1997). Orientação para melhorar a elaboração derelatórios técnicos no

ensino de engenharia,Anais do III Encontro de Professores de Engenharia da UERJ,

Rio de Janeiro, pp. 110–114.

D’Azzo, J. J. & Houpis, C. H. (1984).Análise e Projeto de Sistemas de Controle Lineares,

2a edn, Guanabara Dois.

Dorf, R. C. & Bishop, R. H. (2001).Sistemas de Controle Modernos, 8a edn, Livros Técnicos

e Científicos Editora S. A.

Franklin, G. F., Powell, J. D. & Workman, M. L. (1990).Digital Control of Dynamic Systems,

2nd edn, Addison-Wesley.

Ogata, K. (2003).Engenharia de Controle Moderno, 4a edn, Pearson Brasil.