CONTROLE E SERVOMECANISMO II - TRABALHO 2

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FACULDADE ESTÁCIO – VILA DOS REMÉDIOS 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
PROF.: FERNANDO FELICE - DISCIPLINA: CONTROLE E 
SERVOMECANISMOS II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO AO CONTROLE DIGITAL 
 
 
 
 
 
 
 
ALUNOS: RODRIGO DA SILVA ABREU 
PATRICK SUEHIRO NISHIYAMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
 
2020 
Introdução 
 
O controle de sistemas físicos utilizando um computador digital está ficando cada vez 
mais comum. Pilotos automáticos de aeronaves, refinarias de óleo, máquinas de papéis, 
etc., estão entre os exemplos. 
Os controladores digitais são mais versáteis que os controladores analógicos. O 
programa que caracteriza um controlador digital pode ser modificado para acomodar 
mudanças de projetos, sem qualquer modificação de hardware. Componentes digitais 
na forma de componentes eletrônicos, transdutores e encoders, são mais confiáveis do 
que seus equivalentes analógicos. Entre outras vantagens, pode-se citar: 
Maior flexibilidade na programação 
Menor custo 
Mais compacto e mais leve 
Sofre menos efeito devido à ruído e distúrbios 
Mais confiável 
Sensibilidade melhorada. 
 
VANTAGENS DO CONTROLE DIGITAL 
a) Exatidão: sinais digitais são representados com exatidão usando bits 0 e 1. O 
erro obtido é pequeno quando comparado a sinais analógicos, onde ruído e variações 
da tensão de alimentação estão sempre presentes. 
b) Não há erros devido à variação dos componentes: processamento digital de 
sinais de controle envolve adição e multiplicação de números digitais. Erros devido à 
representação digital e cálculos aritméticos podem vir a ser desprezíveis, dependendo 
das características do controlador. Em contraste, o processamento de sinais analógicos 
é executado usando componentes como resistores e capacitores cujos valores reais 
variam de forma significativa do valor nominal de projeto. 
c) Flexibilidade: um controlador analógico é difícil de modificar ou reprojetar uma 
vez que foi implementado em hardware. Um controlador digital, implementado em 
firmware ou software, é facilmente modificado sem a substituição do controlador original. 
d) Velocidade: computadores velozes permitem amostrar e processar sinais de 
controle à altíssimas velocidades e reduzidos períodos de amostragens. Pequenos 
períodos de amostragens significam que o controlador digital monitora a variável 
controlada quase continuamente. 
e) Custo: avanços na tecnologia de construção de CIs, possibilitou a obtenção 
de circuitos integrados melhores e mais rápidos, a preços mais baixos. 
 
 
 
 
DESVANTAGENS DO CONTROLE DIGITAL 
a) Projeto do sistema: a análise matemática e o projeto dos sistemas de controle 
amostrados são, muitas vezes, mais complexos e mais tediosos quando comparado 
com um sistema de controle contínuo. 
b) Estabilidade do sistema: em geral, discretizar um sistema, sem mudanças em 
nenhum parâmetro, exceto pela adição do segurador de ordem zero, degrada a margem 
de estabilidade do sistema. CEFET-PR Controle Digital Prof. Brero I - 2 
c) Informação do sinal: o objetivo do segurador de ordem zero é reconstruir o 
sinal contínuo a partir do sinal discreto. O sinal reconstruído, na melhor das situações, 
é uma aproximação do sinal contínuo, então há perda de informações. 
d) Erros de software: podem ocorrer erros de programação devido à 
complexidade do algoritmo implementado. 
 
 
 
 
Ideia básica de um sistema de Controle 
Um sistema de controle é uma interconexão de vários componentes resultando numa 
configuração que fornece um desempenho desejado. 
A descrição do sistema se refere à relação causal entre a entrada e a saída do sistema, 
em geral, descrita matematicamente através de equações diferenciais, equações de 
diferença, funções de transferência, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Modelando o Computador Digital 
Considere os modelos de amostragem apresentados na Fig. 13.5. 0 modelo na Fig. 
13.5(a) é uma chave ligando e desligando segundo uma taxa de amostragem uniforme. 
Na Fig. 13.5(b) a amostragem também pode ser considerada como o produto da forma 
de onda no domínio do tempo a ser amostrada. f(t), por uma função de amostragem, 
s(t). Se s(t) for uma sequência de pulsos de largura Tw, amplitude constante e taxa 
uniforme, como mostrado, a saída amostrada, f* Tw (t), consistirá numa sequência de 
segmentos de f(t) nos intervalos regulares. Esta visão é equivalente ao modelo de chave 
da Fig. 13.5(a). 
 
Fig. 13.5 Duas vistas da amostragem com taxa uniforme: 
a. abertura e fechamento da chave; 
b. produto do sinal no domínio tempo pelo sinal de amostragem; 
 
 
 
 
 
Usando o modelo mostrado na Fig. 13.5(b), temos 
 
onde k é um número inteiro entre - e +. T é o período do trem de pulsos, e Tw é a largura 
de cada pulso. 
Como a Eq. (13.1) é o produto de duas funções do tempo, aplicar a transformada de 
Laplace para obter urna função de transferência não é simples. Uma simplificação pode 
ser feita se admitirmos que a largura uniforme dos pulsos, Tw, é pequena em 
comparação como período, T, de modo que f(t) possa ser considerada constante 
durante o intervalo de amostragem. Durante o intervalo de amostragem. Então, f(t) = 
f(kT). Portanto, 
 
para Tw pequeno. A Eq. (13.2) pode ser mais simplificada através da visão fornecida 
pela transformada de Laplace. Aplicando a transformada de Laplace à Eq. (13. 2), temos 
 
 
 
 
 
Finalmente, retomando ao domínio de tempo, temos 
 
Por conseguinte, o resultado da amostragem com pulsos retangulares pode ser vista 
como uma série de funções delta das quais a área é o produto da largura do pulso 
retangular pela amplitude da forma de onda amostrada, ou seja, Tw.f(kT). 
A Eq. (13.6) é retratada na Fig. 13.6. 0 amostrador é dividido em duas partes: (1) um 
amostrador ideal descrito pela parte da Eq. (13.6) que não é dependente das 
características da forma de onda de amostragem e (2) a parte dependente das 
características da forma de onda de amostragem, Tw 
 
Fig. 13.6 Modelo de amostragem com trem de pulsos retangulares uniformes 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de controle em malha aberta (Open loop) 
Um sistema de controle em malha aberta utiliza um dispositivo atuador para controlar o 
processo diretamente sem a utilização de realimentação negativa (negative feedback). 
Dessa forma, o sistema de controle não sabe qual o valor do sinal de saída y(t) (variável 
controlada). 
 
 
 
 
Exemplo 
Máquina de lavar roupas: 
Numa máquina de lavar roupas todos os ciclos do processo (lavar, enxaguar, etc.) são 
controlados através do tempo da duração de cada tarefa. 
Nenhuma variável é medida para controlar a qualidade do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
Sistema de controle em malha fechada 
Utilização do conceito de realimentação negativa (Negative feedback) 
Um sistema de controle em malha fechada usa uma medida da saída do sistema y(t) e 
uma realimentação deste sinal para uma comparação com um sinal de referência r(t). 
O sinal de erro e(t) = r(t) − y(t) é utilizado pelo controlador H(s) para o cálculo do sinal 
de atuação e(t). 
A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos para um sistema de controle em malha 
fechada. 
 
 
 
Exemplo: robô industrial - Kuka Titan 
 
 
 
Exemplo: Controle manual - sistema simples 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estado da arte 
Estudos de “Estado da arte”, conforme aponta Ferreira (2002), parecem trazer em 
comum o desafio de mapear e discutir certa produção acadêmica em diferentes campos 
do saber, com vistas a responder que aspectos e dimensões vêm sendo destacados e 
privilegiados em diferentes épocas e lugares. Tais estudos, de natureza principalmente 
bibliográfica, visam responder “de que formas e em que condições têm sido produzidas 
certas dissertações de mestrado, teses de doutorado, publicações em periódicos e 
comunicações em anais de congressose de seminários” (Ferreira, 2002, p.258). 
Segundo Ferreira (2002), é válido destacar que investigações de ‘estado da arte’ devem 
considerar aspectos importantes, como os exemplos de limitações que seguem: 
 
(1) um pesquisador jamais terá controle total sobre seu objeto de investigação ao tentar 
delimitar seu corpus para escrever a história de determinado tema ou produção. O 
pesquisador estará, quando muito, escrevendo uma das possíveis histórias/leituras, 
construída a partir da leitura do corpus solucionado; 
(2) a ‘história’ visualizada a partir da leitura do estado da arte identificado é proposta 
pelo pesquisador que lê. Haverá tantas histórias quanto houver leitores dispostos a lê-
las. 
Evidentemente, estas limitações de pesquisas de estado da arte, quando consideradas 
e superadas, não põem em xeque a contribuição dos resultados obtidos. Conforme 
apontam Romanowski e Ens (2006): 
 
Estados da arte podem significar uma contribuição importante na constituição do campo 
teórico de uma área de conhecimento, pois procuram identificar os aportes significativos 
da construção da teoria e prática pedagógica, apontar as restrições sobre o campo em 
que se move a pesquisa, as suas lacunas de disseminação, identificar experiências 
inovadores investigadas que apontem alternativas de solução para os problemas da 
prática e reconhecer contribuições da pesquisa na constituição de propostas na área 
focalizada (Romanowski e Ens, 2006, p.39) 
 
Designadamente no caso da LA e dos variados temas que esta abarca, direta e 
indiretamente, estudos de estado da arte tem obtido destaque. Isso porque, a partir do 
estabelecimento de agendas de investigações científicas, mapeamentos e panoramas 
gerais de estudos acadêmicos, o pesquisador tem a seu alcance os resultados obtidos 
em anos de estudos do passado, e, dessa maneira, por conseguinte, subsídios para 
explorar mais pesquisas no futuro (Gomes et. al., 2012). Alguns exemplos de temas já 
delineados em estudos de estado da arte e seus devidos pesquisadores: 
 
 
 
 
 
• Estado da arte sobre pesquisas em leitura: Ferreira (1999). 
• Estado da arte sobre estudos de crenças no ensino de línguas: Barcelos (2001). 
• Estado da arte sobre CALL: Felix (2005), Reis (2008). 
• Estado da arte sobre letramento digital: Lima e Lima-Neto (2009). 
• Estado da arte sobre LA: Schmitz (1992), Paiva, Silva e Gomes (2009). 
 
No caso dos OAs, a investigação do estado da arte apresenta-se não só como frutífera 
e rica em resultados novos, mas também como necessária. É notável, pois, que ainda 
paira sobre a academia a necessidade de vislumbrar melhor a totalidade de estudos e 
pesquisas sobre o tema, para um maior detalhamento de ‘onde estamos’ e ‘para onde 
podemos ir’ no que se refere aos OAs e OALs, sobretudo para o ensino e a 
aprendizagem de línguas. Diferente do que acontece com a questão do conceito 
nebuloso de OA (Leffa, 2006), já relativamente solucionada pela proposta de OAL de 
Vetromille-Castro et. al. (2012), a questão da ainda latente necessidade de aumentar o 
uso e a produção dos objetos aparenta permanecer. Em suma, a popularidade (ou 
impopularidade) dos OAs e sua produção e uso por parte de docentes precisa ser 
melhor vista e discutida, por meio do estabelecimento do estado da arte do tema. 
Nessa linha, em trabalho publicado anteriormente, Gomes et. al. (2012) mapearam e 
versaram sobre a ocorrência de estudos sobre OAs em teses e dissertações disponíveis 
no portal da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de nível Superior (CAPES)4. 
Na referida pesquisa, o resultado apontou para um baixo índice de publicações nessa 
área. Em apresentação dos resultados de tal estudo na II Jornada de Elaboração de 
Materiais, Tecnologia e Aprendizagem de Línguas (JETAL)5, surgiram questionamentos 
sobre como seria esse mapeamento em outros gêneros da esfera acadêmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências 
 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4521411/mod_resource/content/1/Aula1V2017.pdf 
file:///C:/Users/m207324/Downloads/1_INTRODUCaO.pdf 
file:///C:/Users/m207324/Downloads/ADL24.pdf 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4521411/mod_resource/content/1/Aula1V2017.pdf 
http://www.entremeios.inf.br/published/172.pdf 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4521411/mod_resource/content/1/Aula1V2017.pdf
file:///C:/Users/m207324/Downloads/1_INTRODUCaO.pdf
file:///C:/Users/m207324/Downloads/ADL24.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4521411/mod_resource/content/1/Aula1V2017.pdf
http://www.entremeios.inf.br/published/172.pdf