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Sala 1E005\u2013 Seg. 19:30 até 22:23 
Prof. Luciano Fonseca Chaves 
lfchaves@unisinos.br 
 
Engenharia Elétrica 
079014-Sistemas Lineares I 
 
Introdução 
1 
Aula 1 - Introdução 
 
\u2013 O que é a Disciplina 
\u2013 Onde se Encaixa no Contexto da Engenharia 
\u2013 Exemplos Práticos 
\u2013 Problemas Propostos 
 
 
2 
Prof. Luciano Fonseca Chaves 
 
Sistemas de controle são normalmente 
estudados em duas etapas: 
 
\u2013 ANÁLISE DE SISTEMAS DE CONTROLE 
\u2022 Estudo das ferramentas básicas. 
 
\u2013 PROJETO E SINTESE DE SISTEMAS DE 
CONTROLE 
\u2022 Aplicação das ferramentas básicas na solução 
de problemas. 
 Análise um Sistema de Controle 
 
O que é a Disciplina 
\u2013 Análise: 
\u2022 Exame de cada parte de um todo, para 
conhecer sua natureza, suas proporções, suas 
funções, suas relações, etc... 
\u2013 Sistema: 
\u2022 Disposição das partes ou dos elementos de 
um todo, coordenados entre si, e que 
funcionam com estrutura organizada. 
Aula 1 - Introdução 4 
\u2013 Controle: 
\u2022 Botão, mostrador, chave, circuito ou parafuso destinado 
a ajustar ou fazer variar as características de um 
elemento elétrico. 
 
Você acha que esta definição está apropriada no 
contexto de engenharia? 
 
\u2022 Controlar significa manipular, de forma automática 
ou manual, a(s) variável(is) de entrada de um 
processo com o objetivo de fazer com que a(s) 
variável(is) de saída do processo comporte(m)-se de 
acordo com um padrão desejado. 
Aula 1 - Introdução 5 
Onde se Encaixa no Contexto da 
Engenharia 
\u2013 Funcionamento Simples 
\u2022 Geladeiras 
\u2022 Ferros elétricos 
\u2022 Máquinas de Lavar 
\u2013 Funcionamento Complexo 
\u2022 Sistemas Robotizados 
\u2022 Aviões 
 
Aula 1 - Introdução 6 
Para os exemplos anteriores, citar: 
1. A variável de interesse; 
2. As possíveis condições de controle 
para cada exemplo. 
Aula 1 - Introdução 7 
\u2013 Áreas da Engenharia 
\u2022 Química: 
\u2013 Controle de PH 
\u2022 Mecânica e Civil: 
\u2013 Análise de Vibração Estrutural 
\u2013 Área da Biologia 
\u2022 Sistema de controle de equilíbrio do corpo humano 
\u2022 Sistema de controle da temperatura corporal 
Aula 1 - Introdução 8 
Realize o seguinte Experimento: 
1. Fique em pé! 
2. Coloque um pé em frente ao outro, de 
forma que os dois pés fiquem alinhados. 
3. Mantenha os braços junto ao corpo. 
4. Feche os olhos! 
Descreva o que acontece com o equilíbrio 
do seu corpo. 
Aula 1 - Introdução 9 
É possível perceber o efeito de algum dos muitos 
sistemas de controle presentes no corpo humano? 
Exemplos Práticos 
\u2013 Regulador de Watt (James Watt \u2013 1788) 
\u2013 Controle de Máquinas a Vapor 
Aula 1 - Introdução 10 
Controle de Posição de uma 
Antena 
Aula 1 - Introdução 11 
Sistema de Controle de 
Temperatura 
Aula 1 - Introdução 12 
Controle de Um Pêndulo 
Invertido 
Aula 1 - Introdução 13 
Controle de Um Pêndulo 
Invertido 
Aula 1 - Introdução 14 
\u2013Largamente Empregada 
\u2013Facilidade de Visualização 
\u2013Forma de expressão comum 
\uf075Cientistas 
\uf075Engenheiros 
\uf075Técnicos 
Representação de Sistemas Dinâmicos 
por Diagrama de Blocos 
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\u2013Sistemas em Malha-Fechada 
\uf075Informação da Variável de Saída 
\uf075Comparação com a Variável de Referência 
\uf075Determinação do Sinal de Controle 
 
\u2013Sistema em Malha-Aberta 
\uf075Sinal de Controle Independe da Saída do Sistema 
 
Representação de Sistemas Dinâmicos por 
Diagrama de Blocos 
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Representação de Sistemas Dinâmicos por 
Diagrama de Blocos 
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Bloco 
Somador 
Nó 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1: Representação em diagrama de blocos de dois sistemas de controle. 
R1(s) 
U1(s) 
H2 
 H3 
E1(s) 
H1 
Y1(s) 
B1(s) 
+ 
- 
R2(s) 
+ 
- 
H1 H
2 
H3 
B2(s) 
E2(s) U2(s) Y2(s) 
Sistema 1 
Sistema 2 
 
Representação de Sistemas Dinâmicos por 
Diagrama de Blocos 
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Sistema de Controle 
 
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Sistema de controle (elevador) 
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Carro Híbrido 
 
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Geração Eólica 
 
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Carro Controlado por 
Computador Embarcado 
 
Sistema Inteligente de 
Distribuição de Energia Elétrica 
 
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Controle Malha-aberta de 
servomecanismo 
 
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Controle malha-fechada de um 
servomecanismo 
 
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Malha-Aberta ou Malha-Fechada? 
\u2013 Chuveiro 
\u2013 Sistema de aquecimento de uma piscina térmica 
\u2013 Manipulador Robótico 
 
Represente-os por Diagrama de Blocos. 
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Malha-aberta vs. Malha-fecahda 
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Definição das Variáveis Envolvidas: 
\u2013 Variável de Referência; 
\u2013 Variável de Saída; 
\u2013 Variável de Erro; 
\u2013 Variável de Controle. 
 
. 
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Distúrbios Externos 
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Diagramas de Blocos 
\u2022 Estruturas básicas: 
\u2022 Blocos em Série: O sinal de saída de um bloco é 
o sinal de entrada do bloco seguinte. 
\u2022 Blocos em Paralelo: Os blocos tem mesma 
entrada e suas saídas são somadas (ou subtraídas). 
\u2022 Blocos em Realimentação: O sinal de 
saída de um bloco é retroalimentado (ou 
realimentado) para entrada do sistema 
através de um somador. 
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Diagramas de blocos 
\u2022 Blocos em Série: 
 
 
\u2022 Blocos em Paralelo: 
 
 
 G1 
 
G2 
R Y 
 
Y=(G1.G2).R 
 
 G1 
 
G2 
R Y 
 
Y=(G1+G2).R 
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Diagramas de Blocos 
\u2022 Exercício: Com base nas estruturas série e paralelo, 
e lembrando que a o sinal de saída de um bloco é o 
sinal de entrada multiplicado pelo conteúdo do bloco, 
determine a expressão de Y para o diagrama de blocos 
abaixo: 
 
G1 
 G2 
R Y E 
B 
- 
+ 
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Diagrama de Blocos 
\u2022 Exercício: Determine a expressão 
analítica que define Y no diagrama de 
blocos abaixo. 
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Diagrama de Blocos 
Exercício: Determine o bloco equivalente ao diagrama de blocos abaixo 
cuja entrada é R e a saída é Y 
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Diagrama de Blocos 
Exercício: Determine o bloco equivalente ao diagrama de 
blocos abaixo cuja entrada é R e a saída é Y 
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Diagrama de Blocos 
Exercício: Determine o bloco equivalente ao diagrama de 
blocos abaixo cuja entrada é R e a saída é Y 
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Problemas Propostos 
\u2013 Exemplos Práticos 
\uf075 Sistemas de Controle em Malha-Aberta; 
\u2013 Tipos de Variável de Referência 
\uf075 (problemas propostos na aula 1) 
\u2013 Tipos de distúrbios possíveis 
\uf075 (problemas propostos na aula 1) 
\u2013 Vantagens e Desvantagens 
\uf075 Malha-Aberta X Malha-Fechada 
Leitura Recomendada e Exercícios Propostos 
(Estes tópicos serão cobrados nas avaliações) 
\uf075 J.L. Martins de Carvalho. \u201cSistemas de Controle 
Automático\u201d 
\u2013 Páginas: 1 até 8. 
\uf075 R.C. Dorf, R.H. Bishop, \u201cSistemas de Controle 
Modernos\u201d 
\u2013 Páginas: 1 até 18 
\u2013 Exercícios recomendado: E1.1, E1.2, E1.4 
\uf075 N. Nise, \u201cEngenharia de Sistemas de Controle\u201d 
\u2013 Páginas: 1 até 12 
\u2013 Exercícios recomendados: 
\uf075 perguntas de revisão 1 até 6 
\uf075 Exercício: 7 
\uf075 Ogata, \u201cEngenharia