aula de malha de controle

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Engenharia Elétrica
Instrumentação Industrial
Introdução aos sistemas de controle
Introdução
Um sistema é, por definição, um conjunto de componentes ou dispositivos que
interagem entre si para desempenhar uma função específica. Para que o sistema
atinja seu objetivo é necessário que todos os seus componentes ou dispositivo
desempenhem de forma eficiente sua função particular.
Na visão da engenharia de controle, um sistema é encarado como  uma"caixa 
preta",sendo definido em função de variáveis de entrada e de saída, Considera‐se 
entrada o sinal que irá energizar e comandar a operação do sistema,e como saída o 
sinal ou variável que irá representar a função a ser desempenhada, O sinal de entrada 
é o sinal de excitação do processo, e o sinal de saída é a variável controlada pelo sinal 
de excitação. Esses conceitos são ilustrados no bloco da figura I. I,
ENTRADA SAÍDA
VARIÁVEL CONTROLADAVARIÁVEL DE COMANDO 
OU EXITAÇÃO
Fig 1.1‐ Diagrama de blocos de um sistema
Vi
Entrada
de calor
termômetro
ENTRADA SAÍDA
TEMPERATURA DA 
ÁGUA
INJEÇÃO DE CALOR
VO
+
‐
+
‐
ENTRADA SAÍDA
TENSÃO DO 
CAPACITOR
TENSÃO DA FONTE
Um sistema é classificado como sistema de controle quando a variável de entrada é
constantemente manipulada para controlar a variável de saída em um valor particular ou 
a uma taxa de variação pré‐determinada, Considere o sistema ilustrado na figura abaixo. 
Atuando na vazão de entrada q1 podemos controlar o nível de fluído no tanque em valor 
fixo, ou mesmo fazer com que este suba a uma taxa constante, independentemente da 
vazão de saída qo.
q1
qo
Objetivos de um Sistema de Controle
Os sistemas dinâmicos são incapazes de transferir instantaneamente 
variações do sinal de entrada para sua saída, em função de armazenarem energia 
interna (mecânica, elétrica. térmica...). Essa característica compromete o seu 
desempenho,a ponto de tornar sua resposta insatisfatória para determinadas 
aplicações, no que se refere a tempos e valores finais da reposta. E comum, por 
exemplo. dizer que o sistema é lento ou que apresenta erro na resposta.
Os sistemas de controle atuam com o objetivo de compensar os problemas 
ocasionados pelas variações de energia nos sistemas dinâmicos, acelerando a 
resposta dos mesmos a mudanças nos sinais de entrada, fazendo com que a saída 
alcance o valor desejado num espaço de tempo mínimo aceitável, e com a melhor 
precisão possível.
Sistema de controle de malha aberta e 
malha fechada
ENTRADA SAÍDA
TEMPERATURAAR FRIO
Considere o problema de controle de temperatura de uma sala ilustrado na figura 
abaixo:
O sistema em questão,a sala,tem como variável de saída a temperatura, a qual 
pretende‐se controlar. Para que tal objetivo seja alcançado é necessário que seja 
injetado ar frio para resfriá‐la. O problema pode ser resolvido de duas formas:
Programa de controle pré determinado
TEMP. 
DESEJADA
REFERÊNCIA OU
SET‐POINT
Entra‐se com o nível de temperatura desejado em um elemento que contém um programa
pré‐determinado para acionar o condicionador de ar que, em função de uma calibração, irá 
injetar ar frio na sala.
o valor de temperatura desejado é chamado de valor de referencia ou "set‐point"'. Os 
distúrbios são perturbações aleatórias que irão influenciar na temperatura, tais como 
número de pessoas na sala, abertura e fechamento de portas, temperatura externa, 
mudança na velocidade do vento. entre outras.
DISTÚRBIOS
TEMP. DE SAIDA
Controle através de termostato
TEMP. 
DESEJADA
REFERÊNCIA OU
SET‐POINT
Nesse caso, um termostato irá receber o valor de temperatura desejada (referência) e irá
Também monitorar o valor da temperatura na sala (saída). Em função do sinal de erro, definido 
como a diferença entre temperatura desejada e temperatura de saída, o termostato irá acionar o 
condicionador de ar para alcançar a temperatura desejada, isto é, para zerar o erro. Esse tipo de 
controle é ilustrado na figura abaixo.
O gráfico apresentado na figura a seguir ilustra a variação da temperatura de saída em 
função do tempo O intenvalo de variação da temperatura entre Td+ To e Td‐To é 
devido ao intervalo de histerese  do termostato.
DISTÚRBIOS
TEMP. DE SAIDA+
‐
Sinal 
De 
erro
TEMPERATURA 
TEMPO 
Td +TH 
Td ‐TH 
Td
SISTEMA EM MALHA ABERTA
ENTRADA
REFERÊNCIA OU
SET‐POINT
o controle de temperatura da sala utilizando um programa pré‐determinado é chamado de
controle em malha aberta. Nesse tipo de controle a saída não é medida com a finalidade específica 
de ser realimentada para a comparação com a referencia, e em consequencia produzir efeito sobre a
variável manipulada. Em outras palavras, o erro não é levado em consideração para melhorar o
desempenho do sistema de controle. Normalmente, os sistemas de controle de malha aberta 
operam por base de tempo. e a saída depende de uma boa calibração do sistema. Além disso, é 
importante a qualidade e a precisão dos componentes, uma vez que a saída não é corrigida e sua 
qualidade depende diretamente desses fatores. A figura abaixo apresenta o diagrama de blocos 
genérico de um sistema de controle em malha aberta.
SAÍDA
VARIÁVEL 
CONTROLADA
VARIÁVEL 
MANIPULADA
SISTEMA EM MALHA FECHADA
O controle utilizando o termostato, no qual a variável de saída é realimentada para ser 
comparada com entrada de referencia, e no qual a ação sobre a variável manipulada é gerada em 
função do erro, é chamado de sistema de controle de malha fechada. Esse tipo de sistema opera 
sempre no sentido de eliminar o erro de forma a igualar a variável de saída como valor desejado.
E importante notar que aqui a qualidade e precisão dos componentes não são fatores
críticos, uma vez que a saída está sempre sendo corrigida pelo sistema de controle e o que e mais
importante, a variável de saída é monitorada para corrigir os desvios (erro) em relação ao valor
desejado, buscando alcançar um desempenho ótimo do sistema. A figura a seguir apresenta o 
diagrama de blocos genérico de um sistema de controle em malha fechada.
ENRTADA
REFERÊNCIA OU
SET‐POINT
SAÍDA+
‐
Sinal 
De 
erro
VARIÁVEL 
CONTROLADA
VARIÁVEL 
MANIPULADA
VARIÁVEL 
REALIMENTADA
	Engenharia Elétrica
	�Introdução aos sistemas de controle
	Slide Number 3
	Slide Number 4
	Slide Number 5
	Objetivos de um Sistema de Controle
	Sistema de controle de malha aberta e malha fechada
	Programa de controle pré determinado
	Controle através de termostato
	Slide Number 10
	SISTEMA EM MALHA ABERTA
	SISTEMA EM MALHA FECHADA