WEB2 - CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO_GUSTAVO LUNA_23 2

Prévia do material em texto

CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO
Webconferência II
Professor: MsC Gustavo Luna
Conteúdo Programático
• Sistemas operando em malhaaberta;
• Sistemas operando em malha fechada com realimentaçãonegativa;
• FunçõesTransferência;
• Diagrama de Blocos de processo.
Sistemas operando em malha aberta
Sistemas operando em malha aberta
• Sabemos que o objetivo de um sistema de controle é fazer a variável con- trolada
atingir o valor ou o estado definido pelo operador por intermédio de 
uma refere n̂cia.
• Nossistemasde controle emmalhaaberta, o controleé exercido sem que haja
uma amostragem do resultado ao longo do processo, ou seja, eles não possuem
umarealimentação.
• Esses sistemas não possuem sensores externos e, em consequência, a ação
de controleé independente da saída.
Sistemas operando em malha aberta
• Emumsistemadecontroledemalhaaberta,osinaldesaídanão é medido nem
realimentado para a comparação com a entrada, assim, não exerce
nenhumaação de controle no sistema.
• Cada entrada de refere n̂cia corresponde a uma condição fixa de operação.
• A precisão do sistema depende de umacalibração.
Sistemas operando em malha aberta
• Comparação entre sistemas
Sistemas operando em malha aberta
• Exemplos
Sistemas operando em malha aberta
Vantagens e desvantagens dos sistemas de malhaaberta
✓Vantagens
• sua construção é simples;
• ́éde fácil manutenção;
• custo baixo;
• são indicados quando há dificuldades de avaliação da saída ou quando a 
medição da saída não é economicamente possível.
✓Desvantagens
• distúrbios e mudanças na calibração causam erros, e a saída pode apre-
sentar diferenças em relação ao padrão esperado;
• para que a saída mantenha a qualidade requerida, é necessária regu- lagem 
periódica
Sistemas operando em malha
fechada com realimentação
negativa
Sistemas de controle em malha fechada
• Um sistema de controle tenta impor às variáveis de saída um determinado
comportamento,cujas refere n̂ciassão as variáveisdeentrada.
• Em um sistema de controle com realimentação, a variável de saída é
comparadacontinuamentecomarefere n̂cia,queé a variável deentrada,a
fim de detectar e corrigir eventuais desvios do comportamento previsto
paraosistema.
Sistemas de controle em malha fechada
• Classificação:
• Sistema regulador: a variável de saída deve manter um valor constante, igual ou
proporcional ao valor fixo de referência da variável de entrada. São comuns os
reguladores de velocidade, de temperatura, de nível líquido em um reservatório
etc.
• Sistemas rastreadores oudeacompanhamento (tracking systems): as variáveis de
saída devem seguir ou acompanhar as variáveis de en- trada. São exemplos os
servomecanismos, os sistemas que procuram perseguir um alvo móvel ou uma
posição variável de refere n̂cia.
Sistemas de controle em malha fechada
• Elementosbásicos
Sistemas de controle em malha fechada
Sistemas de controle em malha fechada
• Vantagens
• compensa perturbações por meio da medição da resposta de saída;
• Se houver alguma diferença entre as duas respostas, o sistema agirá sobre a planta 
para fazer a correção por meio do sinal atuante;
• Maior precisão, quando comparado ao sistema de controle em malha aberta;
• são menos sensíveis a ruídos, a perturbações e a mudanças nas condições 
ambientais;
• possível o controle da resposta transitória e do erro de estado estacionário de 
forma mais conveniente e com maior flexibilidade.
Sistemas de controle em malha fechada
• Desvantagens
• são mais complexos e caros, quando comparados aos sistemas de malha
aberta;
• Atrasados de tempos pode causar oscilações na saída e instabilidade;
Sistemas de controle em malha fechada
• RealimentaçãoNegativa
• meio demedição;
• mecanismo de comparação entre o valor da variável medida e o ponto de 
referência estabelecido;
• controlador doprocesso;
• elemento final decontrole;
• processo,
Sistemas de controle em malha fechada
• ElementosAdicionais
• Outros instrumentos podem ser adicionados à malha básica de controle, para otimizar o seu
funcionamento como, por exemplo, pode-se colocar equi- pamentos para: condicionar,
converter, traduzir, transformar, amplificar, ate- nuar e filtrar os sinais de informação e de
atuação do controle. A malha pode desempenhar não só o controle, mas funções de
registro, totalização e alarme.
Funções de
Funções de
• Essas funções caracterizam as relações de entrada e saída de
componentes ou de sistemas que podem ser descritos por equações
diferenciais lineares invariantesno tempo.
Funções de
Transferência• A função de transferência pode ser formalmente definida como: a função 
H(s), que é um ganho de transferência de U(s) para Y(s) –entrada para 
saída –, é chamada de função de transferência do sistema. Isto é a razão 
entre a transformada de Laplace da saída e a transformada de Laplace 
da entrada.
• Exemplo
Funções de
• Características da Função Transferência de um sistema:
• um modelo matemático que constitui um método operacional para expressar 
a equação diferencial que relaciona a variável de saída à variável deentrada;
• é uma propriedade inerente ao sistema, independentemente da 
amplitude e da natureza da função de entrada ou excitação;
• tem elementos necessários para relacionar a entrada à saída, mas não 
fornece informação relativa à estrutura física do sistema;
• caso você conheça a função de transferência de um sistema, a saída ou a
resposta poderá ser estudada para várias formas de entrada, buscando o
entendimentoda naturezadosistema.
Funções de
Transferência• Transformadas deLaplace
Funções de
• Quando ocorrem manipulações algébricas no domínio s, você pode
voltar o resultado para o domínio do tempo usando a tabela de
transformadas de modo inverso, isto é, encontrando a função no
domínio do tempo correspondente ao resultado no domínio s.
• Normalmente, a transformada tem que ser rearranjada para ser utilizada
domodocomoestána tabela.
• Verificar Tabela na pagina 65
Funções de
• Transformada de Laplace e EquaçõesDiferenciais
• FunçãoDegrau
Funções de
• Transformada de Laplace e EquaçõesDiferenciais
Funções de
Diagrama de Blocos de processo
Diagrama de Blocos de processo
• Paraobterafunçãodetransferência,precisamosencontraras transformadas
deLaplacedasequaçãodinâmicasdosistemaeobtera expressãoalgébrica
relacionandoasaídacomaentrada;
• Muitos sistemas de controle podem ser representados por sistemas de
equações emque seus componentesnão interagem,exceto seaentradade
umcomponenteforasaídadeoutro;
• Nestes casos, é fácil desenhar o diagrama de blocos que representa a
relaçãomatemáticade formasimilaraodiagramadeblocos.
Diagrama de Blocos de processo
• Umengenheiropodedescrevercomoo sistemaoperará, sema necessidade
de construí-lo e testá-lo efetivamente, desde que saiba como descrever
e caracterizar matematicamente todos os componentes em um sistema e
comoelesinteragementresi;
• Nos diagramas de blocos, cada sinal de entrada pode ser direcionado para
umoumaisblocos,ecadasinaldesaída, oriundo de um determinado bloco
podeserencaminhadoaqualqueroutroououtrosblocos.
Diagrama de Blocos de processo
AMPLIFICADO
R
SOMADO
R
INVERSO
R
INTEGRADO
R
Diagrama de Blocos de processo
Diagrama de Blocos de processo
Diagrama de Blocos de processo
• Redução deDiagramas
Diagrama de Blocos de processo
• Redução deDiagramas
Diagrama de Blocos de processo
• Redução deDiagramas
Diagrama de Blocos de processo
• Exemplo