sabatina 1 - Controle Rose

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Curso: Engenharia de Controle e Automação 
 Disciplina: Controle de Processos Industriais 
“Conhecimento que transforma” Prof
a
 Rose Mary Cosso Schuttenberg 
 
 1ª Parte - 1ª Sabatina 2º semestre/2017 
 
 Curso: Engenharia de Controle e Automação 
 Disciplina: Controle de Processos Industriais 
“Conhecimento que transforma” Prof
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“Conhecimento que transforma” Prof
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“Conhecimento que transforma” Prof
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 1ª Parte - 1ª Sabatina 2º semestre/2017 
 
GRUPO 1: 
Pede-se: 
1. O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, 
a partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
 
2. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
3. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
4. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
5. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 1ª Parte - 1ª Sabatina 2º semestre/2017 
 
PARTE 2: 
O objetivo é substituir a operação manual usando uma máquina para enrolar fio de cobre em 
rotores de pequenos motores. Cada motor possui três enrolamentos separados com algumas 
centenas de espiras de fio. É importante que os enrolamentos sejam consistentes e que a 
produtividade do processo seja alta. O operador insere simplesmente um rotor sem 
enrolamento, aperta o botão de partida e posteriormente remove o rotor completamente 
bobinado. O motor CC é utilizado para se obter enrolamentos rápidos e precisos. Assim, o 
objetivo é alcançar elevada exatidão em estado estacionário tanto para posição quanto para 
velocidade. O sistema de controle e seu diagrama de blocos são : 
 
 
 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
 
 
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GRUPO 2: 
Pede-se: 
O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, a 
partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PARTE 2: 
 
O objetivo é substituir a operação manual usando uma máquina para enrolar fio de cobre 
em rotores de pequenos motores. Cada motor possui três enrolamentos separados com 
algumas centenas de espiras de fio. É importante que os enrolamentos sejam consistentes 
e que a produtividade do processo seja alta. O operador insere simplesmente um rotor 
sem enrolamento, aperta o botão de partida e posteriormente remove o rotor 
completamente bobinado. O motor CC é utilizado para se obter enrolamentos rápidos e 
precisos. Assim, o objetivo é alcançar elevada exatidão em estado estacionário tanto para 
posição quanto para velocidade. O sistema de controle e seu diagrama de blocos são : 
 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 1ª Parte - 1ª Sabatina 2º semestre/2017 
 
 
GRUPO 3: 
Pede-se: 
1. O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, 
a partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PARTE 2: 
O robô Manutec, como está mostrado abaixo, possui uma grande inércia e um braço muito 
comprido que resulta em um problema de controle. A dinâmica do processo é representada 
por: 
 
G(s) = K . 
 ( s+2)(s +4)(s+7) 
 
 
 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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GRUPO 4: 
Pede-se: 
1. O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, 
a partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PARTE 2: 
Na figura abaixo são mostrados dois robôs cooperando um com o outro na manipulação de um 
eixo longo antes de inseri-lo no orifício da peça que está em repouso sobre a mesa. A inserção 
de peças compridas é um bom exemplo de tarefa que pode se beneficiar do controle 
cooperativo. O sistema com retroação de uma articulação robótica possui 
 H(s) = 1 e G(s) = 4 . 
 s( s + 5)(s+2) 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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GRUPO 5: 
Pede-se: 
O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, a 
partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 1ª Parte - 1ª Sabatina 2º semestre/2017 
 
PARTE 2 
 
Os engenheiros estão desenvolvendo novos sensores para usinagem e outros processos de 
manufatura. Uma nova técnica de sensores capta informação acerca do processos de corte a 
partir de sinais de emissão acústica (AE). A AE é sensível ao material, a geometria da 
ferramenta, ao desgaste da ferramentas a parâmetros de corte, como o material e a 
velocidade. 
Uma máquina de fresar com um sensor AE e o seu sistema para controlar a profundidade de 
corte está mostrada abaixo. 
 
 
 
 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
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GRUPO 6: 
 
O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, a 
partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PARTE 2 
 
A capacidade humana de executar tarefas físicas é limitada não pelo intelecto, mas pela 
resistência física. Os extensores são definidos como uma classe de manipuladores robóticos 
que estendem a resistência do braço humano mantendo o controle humano sobre a tarefa. O 
extensor é usado pelo ser humano; o contato físico entre o extensor e o ser humano permite a 
transferência direta de potência mecânica e de sinais de informação. 
 
 
 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
 
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GRUPO 7: 
 
O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, a 
partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PARTE 2 
 
Está em desenvolvimento no Texas um trem de alta velocidade, cujo projeto se baseia no TGV 
francês. São previstas velocidades de 186 milhas por hora (cerca de 300km/h). Para atingir 
estas velocidades em curvas fechadas, o trem deve usar eixos independentes combinados com 
a capacidade de inclinar o trem. Cilindros hidráulicos conectando os compartimentos de 
passageiros aos truques das rodas permitem que o trem se incline nas curvas como uma 
motocicleta. Um dispositivo semelhante a um pêndulo instalado no truque dianteiro de cada 
um dos vagões sente quando está entrando em uma curva e alimenta os cilindros hidráulicos 
com esta informação. A inclinação não torna o trem mais seguro, mas faz com que os 
passageiros se sintam mais confortáveis. 
 
Seja G(s) = 12 . 
 s( s+5)(s+10) 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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GRUPO 8: 
 
 
O gráfico abaixo mostra a resposta a degrau unitário para um determinado processo 
industrial. Levante graficamente os parâmetros a, L e T do método de Ziegler-Nichols, a 
partir da curva apresentada. 
Faça a identificação pelos outros métodos apresentados anteriormente e faça a validação do 
melhor modelo. 
 
 
 
 
 
1. A partir do modelo validado e coerente aos parâmetros K, T, L deste modelo, projete e 
sintonize um controlador P, PI e PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols. 
2. Escolha a melhor estrutura para o seu processo. 
3. Aplique outro método de sintonia (Cohen Coon, CHR - Chien, Hrone e Reswick). 
Refaça a sintonia e analise para o seu processo, qual a mais satisfatória. 
4. Escolha a melhor sintonia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 1ª Parte - 1ª Sabatina 2º semestre/2017 
 
PARTE 2: 
 
Um sistema de controle com realimentação unitária para um robô submarino possui um 
processo a controlar com a função de transferência 
G(s) = K . 
 (s+5)(s+10)(s+15) 
 
1. Projete e sintonize um controlador PID tradicional pelo critério de Ziegler Nichols 
2. Altere a estrutura PID para uma estrutura PI-D 
3. Altere a estrutura PID para uma estrutura I-PD 
4. Apresente as curvas de respostas ao degrau unitário para os itens 1, 2, e 3 . Tire suas 
conclusões 
5. Analise a BW, MF e MG para os itens 1,2 e 3. Quais as suas conclusões a respeito da 
estabilidade do sistema em cada caso?