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19/05/2020 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
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Um sistema de controle em malha fechada exige a existência de um bloco controlador, que
monitora a tensão de erro e comanda devidamente os estágios de saída.
O circuito controlador caracteriza o sistema e influencia diretamente no modo de
funcionamento do mesmo. Através do circuito controlador, podemos ajustar a qualidade do
sistema, fazendo com que o mesmo opere com uma velocidade de resposta e erro
desejados.
O controlador derivativo responde à taxa de variação do erro, podendo produzir uma correção
do sistema antes do erro tornar-se demasiadamente grande. Esse tipo de controlador nunca
pode ser utilizado sozinho, porque ele trabalha apenas sobre a taxa de variação do erro e não
sobre o valor do erro propriamente dito. Sendo assim, este controlador sempre está
acompanhado do controlador proporcional ou o proporcional e integral.
Quando adicionado ao controle proporcional, o controlador derivativo aumenta a sensibilidade
do sistema, iniciando uma ação corretiva mais cedo e apesar de não afetar diretamente, no
erro do regime, ele amortece o sistema, permitindo um ganho do amplificador proporcional
maior, melhorando a precisão em um regime permanente. Pelo fato de poder utilizar valores
maiores para o ganho do amplificador proporcional, pode existir também uma melhora do
tempo de resposta do sistema, dependendo da constante de tempo do diferenciador utilizado.
O controlador proporcional e integral possui uma característica de erro de regime
permanentemente nulo e o valor do controle proporcional limita o tempo de acomodação.
Sendo assim, adicionando o controlador derivativo, configurando-se no controlador PID,
podemos utilizar valores maiores para o ganho do controlador proporcional, resultando em
uma diminuição do tempo de acomodação, pela mesma característica de aumento de
sensibilidade do sistema descrita acima.
 Para entendermos melhor essa característica de aumento de sensibilidade, devemos
imaginar um sistema acionado com uma entrada degrau. Logo após o acionamento do
sistema, a tensão de erro cai rapidamente pela característica de aumento elevado da
resposta do sistema, por estarmos no início da curva exponencial de resposta. Nesta situação
de diminuição brusca do erro de regime, aparece uma tensão de saída do diferenciador de
valor elevado que subtrai do valor do ganho proporcional.
Desta forma, podemos utilizar valores maiores para o ganho proporcional, porque esta
subtração limita o sinal de acionamento do driver, evitando a saturação do sistema.
Conforme o sinal de saída aumenta, aproximando-se do sinal de entrada de maneira que o
erro se torne pequeno, a saída do diferenciador apresenta um pequeno sinal, porque a taxa
de variação do erro se torna pequena no final da exponencial, e teremos portanto, uma
pequena subtração causada pelo diferenciador, e o elevado ganho do amplificador eleva este
sinal de erro, tornando ainda mais rápida a resposta.
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Desta forma, conseguimos uma melhora no tempo de resposta, bem como no valor do erro
de regime no caso proporcional. 
Neste módulo apresentamos informações sobre os Controladores PID: conceitos,
características e aplicações, dentre outros. Em termos práticos utilizamos o software Matlab /
Simulink para modelagem desses controladores.
Os assuntos deste módulo não se esgotam nesta abordagem. Sugere-se ao aluno que seus
estudos sejam aprofundados em bibliografia específica como a seguir: 
Bibliografia Básica:
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. Rio de Janeiro: LTC,
2009.
 
SMITH, C. A.; CORRIPIO, A. Princípios e prática de controle automático de processo. 3ª ed.
Rio de Janeiro: LTC, 2008.
ROSÁRIO, J. M. Princípios de mecatrônica. São Paulo: Pearson, 2009.
 
Bibliografia Complementar:
PAZOS, F. Automação de sistemas e robótica. Rio de Janeiro: Axcel Books, 2002.
RICH, E. Inteligência artificial. São Paulo: Makron Books, 2002.
GROOVER, M. P. et. al. Robótica: tecnologia & programação. São Paulo: McGraw-Hill, 1999.
FIGINI, G. Eletrônica industrial: servomecanismos teoria da regulagem automática. Curitiba:
Hemus, 2002.
CAPELLI, Alexandre. Automação Industrial: controle do movimento e processos contínuos.
São Paulo: Érica, 2009.
NISE, N. S. Engenharia de sistemas de controle. Rio de Janeiro: LTC, 2002/2009.
OGATA, K., Engenharia de Controle Moderno, Prentice Hall, 1993.
Manual do Usuário – Micrologix 1000 Analog, Allen Bradley, 1999.
Exercício 1:
Com relação às regras de sintonia de controladores PID propostas por Ziegler-Nichols, é
correto afirmar que:
A)
http://www.livrariacultura.com.br/scripts/cultura/catalogo/busca.asp?parceiro=IIPJIO&nautor=7001693&refino=1&sid=0195631981154805825204460&k5=14DA4E06&uid=
http://www.livrariacultura.com.br/scripts/cultura/catalogo/busca.asp?parceiro=IIPPXR&nautor=387441&refino=1&sid=0195631981154805825204460&k5=C21EC2B&uid=
http://www.livrariacultura.com.br/scripts/cultura/catalogo/busca.asp?parceiro=IIPPXR&tipo_pesq=editora&neditora=6&refino=2&sid=0195631981154805825204460&k5=C21EC2B&uid=
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 foram propostos três métodos baseados na resposta em malha aberta da planta.
B)
 no primeiro método, o ajuste é realizado observando-se a resposta da planta em malha
fechada, aplicando-se uma entrada do tipo degrau.
C)
 no segundo método, o ajuste é realizado a partir da freqüência de oscilação obtida ao se
amplificar a entrada.
D)
 os métodos propostos se aplicam em qualquer tipo de planta.
 
E)
têm sido usadas largamente no controle do processo, quando não existe um modelo matemático
disponível para representar a dinâmica do processo.
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Exercício 2:
Um sistema realimentado com um controlador proporcional apresenta 5% de erro de off-set
para uma entrada degrau. Para eliminar totalmente o erro de off-set, deve-se:
A)
 aumentar o ganho proporcional.
B)
utilizar um controle feed forward em malha aberta.
 
C)
inserir uma ação derivativa no controlador.
D)
 inserir uma ação integral no controlador.
 
E)
substituir o controlador proporcional por um controlador ON-OFF.
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Exercício 3:
Um Sistema de Controle foi projetado para controlar um processo linear e invariante no
tempo, utilizando realimentação de saída e um compensador do tipo PI (Proporcional e
Integral). Qual o objetivo básico desse tipo de compensador para melhorar o desempenho do
sistema em malha fechada?
A)
Anular o erro de estado estacionário.
B)
Evitar a instabilidade do sistema em malha fechada.
C)
Aumentar a largura da faixa de freqüência do sistema.
D)
Reduzir o tempo de acomodação para o regime permanente.
E)
Reduzir o percentual de sobre-sinal (overshoot).
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Exercício 4:
Um circuito eletrônico com a Função de Transferência (FT) a seguir é usado como
compensador no controle de um sistema:
Este tipo de compensador é classificado como:
A)
 de Atraso.
B)
 de Avanço.
C)
 PID.
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D)
 Proporcional Integral.
E)
 Proporcional Derivativo.
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Exercício 5:
Considere um processo a ser controlado, cujo modelo apresenta a seguinte Função de
Transferência:Ao aplicar uma realimentação unitária, conforme a configuração mostrada na figura acima, os
pólos do sistema em malha fechada serão complexos, conjugados e iguais a (- 5 ± j 4).
Para que isto ocorra, os valores de K e p, respectivamente, devem ser:
 
 
 
A)
10 e 20
 
 
B)
 20 e 7
 
C)
25 e 7
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D)
 30 e - 8
E)
100 e - 3
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Exercício 6:
A figura apresenta um sistema controlado com realimentação de saída. Considerando a
função de transferência em malha fechada, que valor positivo de K permite posicionar um dos
pólos em s = - 6 ?
A)
a) 42
B)
b) 36
C)
c) 24
D)
d) 18
E)
e) 10
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Exercício 7:
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Qual sistema de controle é aplicado na automação de processos de manipulação em
indústrias químicas, farmacêuticas e petroquímicas, possuindo como característica o uso de
técnicas de ação de controle do tipo PID:
A)
 contínuo
 
B)
discreto
C)
monovariável
D)
malha aberta
E)
booleano
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Exercício 8:
Ao simularmos um determinado sistema verificamos a existência de erro em regime
permanente. Qual tipo de controle provoca a existência deste erro?
A)
controle proporcional
B)
 controle integral
C)
 controle derivativo
D)
 controle estável
E)
 controle ON / OFF
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