Aula 1 - Controle e Servomecanismo I

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Controle e 
Servomecanismo I
Prof. Edson Brito
Contextualização
• A engenharia está ligada ao conhecimento e ao controle de materiais e
grandezas físicas, também chamadas de forças da natureza, para o
benefício da humanidade. Cabe aos engenheiros desse segmento o
conhecimento e o controle dos sistemas a sua volta. Os objetivos de
conhecimento e controle se complementam uma vez que o controle
efetivo de um sistema necessita que os sistemas sejam entendidos e
modelados. Atualmente os engenheiros da área de sistemas de controle
estão imersos na resolução de problemas de modelagem e controle de
sistemas modernos, na sua grande maioria complexos e interligados.
Podemos citar nesse contexto os processos químicos, sistemas robóticos,
controle de tráfego, sistemas de geração de energia.
Contextualização
• Atualmente quantidades enormes de energia mecânica, nuclear,
hidráulica, eólica, solar combinadas ou não que necessitam ser
controladas para evitar desperdícios e impactos ambientais. Os sistemas
desenvolvidos para controlar este fluxo de energia são conhecidos como
sistemas de controle. Eles variam em complexidade e sua operação pode
ser dependente ou não do escoamento da energia controlada.
• Portanto é fundamental os engenheiros das modalidades elétrica e de
controle e automação terem capacidade de analisar, compreender,
implementar e integrar sistemas de controle as plantas industriais em
funcionamento; na geração, transmissão e distribuição de energia e na
automação industrial e residencial.
Ementa
• Introdução aos sistemas de controle. Função de transferência. Análise de 
resposta transitória e de regime estacionário. Análise de sistemas pelo 
método do lugar das raízes. Análise de sistemas de controle pelo método 
de resposta em frequência. Controladores PID.
Objetivos Gerais
• Objetivos Gerais
• 1. Apresentar e descrever conceitos da Teoria de Controle e sua utilização 
em Sistemas Eletromecânicos, Hidráulicos e Eletrônicos.
• 2. Adquirir e aplicar os conhecimentos da Teoria de Controle na resolução 
de problemas e situações concretas em Engenharia.
Objetivos Específicos
• Objetivos Específicos
• 1 - Compreender o significado de sistema de controle.
• 2 - Compreender o desempenho de um sistema através da sua função de 
transferência.
• 3 - Saber analisar o comportamento dos sistemas lineares de controle.
• 4 - Saber utilizar métodos como lugar das raízes e análises na ferquência.
• 5 - Saber projetar controladores PID.
Conteúdos
• Unidade 1 - INTRODUÇÃO A SISTEMAS DE CONTROLE
• 1.1- Exemplos de sistemas de controle
• 1.2 - Controle de malha aberta versus controle de malha fechada
• Unidade 2 - FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA
• 2.1 - Sistemas Eletromecânicos
• 2.2 - Sistemas Hidráulicos
• 2.3 - Circuitos Eletrônicos
Conteúdos
• Unidade 3 - Análise de resposta transitória e de regime estacionário
• 3.1 - Sistemas de primeira Ordem
• 3.2 -Sistemas de Segunda Ordem
• 3.3 - Sistemas de Ordem Superior
• 3.4 - Critério de estabilidade de Routh
• 3.5 - Erro estacionário
• Unidade 4 - Análise de sistemas pelo método do lugar das raízes
• 4.1 - Gráfico do lugar das raízes
• 4.2 - Análise de sistemas de controle pelo gráfico do lugar das raízes
• 4.3 - Compensações
Conteúdos
• Unidade 5 - Análise de sistemas de controle pelo método de resposta em 
frequência
• 5.1 - Diagramas de Bode
• 5.2 - Diagramas polares
• 5.3 - Critério de estabilidade de Nyquist
• 5.4 - Compensações
• Unidade 6 - Controladores PID
• 6.1 - Ações de Controle proporcional, integral e derivativa
• 6.2 - Projeto de controladores PID
• 6.3 - Sintonia de Controladores
Bibliografia Básica
• DORF, Richard C. Sistemas de Controle Modernos. 11 ed. São Paulo: 
LTC, 2009.
• NISE, Norman S. Engenharia de sistemas de controle. 3. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2004.
• OGATA, K. Engenharia de Controle Moderno. 4. ed. São Paulo: 
Prentice-Hall do Brasil, 2003.
Bibliografia Complementar
• GARCIA, Claudio. Controle de Processos industriais: estratégias 
convencionais. São Paulo: Edgard Blucher, 2018.
• GARCIA, Cláudio. Modelagem e simulação de processos industriais e 
de sistemas eletromecânicos. São Paulo: EDUSP, 2013.
• LEONARDI, Fabricio, MAYA, Paulo. Controle Essencial. São Paulo: 
Pearson Prentice Hall, 2011.
• OGATA, Katsuhiko. Solução de problemas de engenharia de controle 
com MATLAB. Rio de Janeiro: Prentice-Hall, 1997.
• SOUZA, Antonio Carlos Zambroni de, PINHEIRO, Carlos Alberto Murari. 
Projetos,
• Simulações e Experiências de Laboratório em Sistemas de Controle. 
Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2014.
Introdução ao Sistema de Controle
• Definições
• “Um sistema que estabeleça uma relação de comparação entre uma saída e uma entrada de
referência, utilizando a diferença como meio de controle, é denominado Sistema de Controle com
Realimentação.”
• K. Ogata – Engenharia de Controle Moderno
• “Um Sistema de Controle consiste em sub-sistemas e processos construídos com o objetivo de se
obter uma saída desejada, com desempenho desejado para uma entrada específica fornecida.”
• N. S. Nise – Engenharia de Sistemas de Controle
• “Um Sistema de Controle é uma interconexão de componentes formando uma configuração de
sistema que produzirá uma resposta desejada do sistema.”
• R.C. Dorf e R.H. Bishop – Sistemas de Controle Moderno
Introdução ao Sistema de Controle
• Estamos rodeados de Sistemas de Controle
Introdução ao Sistema de Controle
O que se deseja é manter a temperatura da água com o valor mais próximo possível de
um valor desejado, que é normalmente denominado set-point.
Quando fazemos isso para o banho quente, estamos realizando um controle manual
em malha fechada.
Introdução ao Sistema de Controle
• Controle Manual x Controle Automático
O Controle Automático proporciona uma redução no erro, com um tempo de ação e 
precisão, impossíveis de serem alcançados pelo controle manual.