Apresentação 3 - Efeitos da Inserção do Sensor na Malha de Controle

Prévia do material em texto

SISTEMAS DE CONTROLE 2
Projeto de Controlador de Temperatura
Efeitos da Inserção do Sensor na Malha de Controle
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Pato Branco
Departamento de Elétrica
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Efeitos do ganho de sensor
1)
2)
3)
4)
G(s)
H(s)
𝐺𝑀𝐹1 𝑠 =
1
𝑠 + 3
𝐺𝑀𝐹2 𝑠 =
1
𝑠 + 2,5
𝐺𝑀𝐹3 𝑠 =
0,5
𝑠 + 2,5
𝐺𝑀𝐹4 𝑠 =
0,5
𝑠 + 2,5
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶1 =
1
3
= 0,33
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶2 =
1
2,5
= 0,4
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶3 =
0,5
2,5
= 0,2
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶4 =
0,5
2,5
= 0,2
𝐺𝑀𝐹 𝑠 =
𝐺(𝑠)
1 + 𝐺 𝑠 𝐻(𝑠)
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Efeitos do ganho de sensor
1)
2)
3)
4)
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶1 =
1
3
= 0,33
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶2 =
1
2,5
= 0,4
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶3 =
0,5
2,5
= 0,2
𝐺𝑎𝑛ℎ𝑜 𝐶𝐶4 =
0,5
2,5
= 0,2
Para uma entrada degrau de amplitude 50, a
saída, em regime permanente, terá amplitude:
𝑆𝑎í𝑑𝑎1 = 50 ∙
1
3
= 16,6
𝑆𝑎í𝑑𝑎2 = 50 ∙
1
2,5
= 20
𝑆𝑎í𝑑𝑎3 = 50 ∙
0,5
2,5
= 10
𝑆𝑎í𝑑𝑎4 = 50 ∙
0,5
2,5
= 10
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Efeitos do ganho de sensor
1)
2)
3)
4)
𝑆𝑎í𝑑𝑎1 = 50 ∙
1
3
= 16,6
𝑆𝑎í𝑑𝑎2 = 50 ∙
1
2,5
= 20
𝑆𝑎í𝑑𝑎3 = 50 ∙
0,5
2,5
= 10
𝑆𝑎í𝑑𝑎4 = 50 ∙
0,5
2,5
= 10
t (s)
A
m
p
lit
ud
e
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Modelagem da planta para projeto do 
controlador utilizando controle de ciclos
𝐺 𝑠 𝐺 𝑠𝐺 𝑠
𝑇(𝑠)
𝐺 𝑠
2,39 ∙ 10−4
𝐾𝑃𝐻𝑠
1
𝑅
𝐾𝑐𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠+
-
𝐺 𝑠
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
𝐺 𝑠𝐺𝑐(𝑠)
𝐸(𝑠)
𝐺 𝑠
R(𝑠)
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
0,1
0,1
PlantaAcionamentoControlador
Sensor
Condicionamento
da Referência
𝑌(𝑠)
Diagrama de blocos do sistema:
Supondo sensor com ganho 0,1.
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Modelagem da planta para projeto do 
controlador utilizando controle de ciclos
𝐺 𝑠 𝐺 𝑠𝐺 𝑠
𝑇(𝑠)
º𝐶
𝐻𝑖(𝑠)
𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑠
𝐺 𝑠
2,39 ∙ 10−4
𝐾𝑃𝐻
𝑃(𝑠)
𝑊 = 𝐽/𝑠
𝑠
1
𝑅
𝑉2(𝑠)
𝑉2
𝐾𝑐𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠
𝑉𝑖𝑛_𝑝𝑤𝑚(𝑠)
𝑉
+
-
𝐺 𝑠
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
𝐺 𝑠𝐺𝑐(𝑠)
𝐸(𝑠)
𝑉
𝐺 𝑠
R(𝑠)
0𝑜𝐶 − 1000𝐶
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
0,1
0,1
0 𝑉 − 10 𝑉
0 𝑉 − 10 𝑉
0 𝑉 − 100 𝑉
−10 𝑉 − 10 𝑉
Tensão definida no
projeto do acionamento.
Ex: 0V-15V 0 − 127
2 𝑉2
𝐺 𝑠 𝐺 𝑠𝐺 𝑠
𝑇(𝑠)
𝐺 𝑠
2,39 ∙ 10−4
𝐾𝑃𝐻𝑠
1
𝑅
𝐾𝑐𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠+
- 𝐺 𝑠𝐺𝑐(𝑠)
𝐸(𝑠)R(𝑠)
𝐺 𝑠
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
0,1
Diagrama de blocos do sistema para projeto do controlador:
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Modelagem da planta para projeto do 
controlador utilizando controle de ciclos
𝐺 𝑠 𝐺 𝑠𝐺 𝑠
𝑇(𝑠)
𝐺 𝑠
2,39 ∙ 10−4
𝐾𝑃𝐻𝑠
1
𝑅
𝐾𝑐𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠+
- 𝐺 𝑠𝐺𝑐(𝑠)
𝐸(𝑠)R(𝑠)
𝐺 𝑠
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
0,1
Diagrama de blocos do sistema para projeto do controlador:
ҧ𝐺(𝑠)
𝐺 𝑠ҧ𝐺 𝑠
𝑇(𝑠)
+
- 𝐺 𝑠𝐺𝑐(𝑠)
𝐸(𝑠)R(𝑠)
Prof. Dr. Rafael Cardoso
Modelagem da planta para projeto do 
controlador utilizando controle de ciclos
Diagrama de blocos para simulação:
𝐺 𝑠 𝐺 𝑠𝐺 𝑠
𝑇(𝑠)
º𝐶
𝐻𝑖(𝑠)
𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑠
𝐺 𝑠
2,39 ∙ 10−4
𝐾𝑃𝐻
𝑃(𝑠)
𝑊 = 𝐽/𝑠
𝑠
1
𝑅
𝑉2(𝑠)
𝑉2
𝐾𝑐𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠
𝑉𝑖𝑛_𝑝𝑤𝑚(𝑠)
𝑉
+
-
𝐺 𝑠
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
𝐺 𝑠𝐺𝑐(𝑠)
𝐸(𝑠)
𝑉
𝐺 𝑠
R(𝑠)
0𝑜𝐶 − 1000𝐶
𝐾𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
0,1
0,1
0 𝑉 − 10 𝑉
0 𝑉 − 10 𝑉
0 𝑉 − 100 𝑉
−10 𝑉 − 10 𝑉
Tensão definida no
projeto do acionamento.
Ex: 0V-15V 0 − 127
2 𝑉2
𝑠
𝑉
𝑠
𝑉2