processos continuos e diretos

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A maioria dos sistemas físicos reais é não-linear, mas muitos deles admitem aproximações
lineares, especialmente quando os sinais de interesse são pequenas flutuações em torno de
dados níveis de operação.
Quanto à classificação dos processos em contínuos e discretos, podemos caracterizá-los pela
presença de alguma variável ou de algum parâmetro, como é o caso, por exemplo:
Do sinal de entrada contínuo no tempo, de origem atmosférica;
Do sinal de entrada discreto no tempo, em que os intervalos entre pulsos ou impulsos
sucessivos são aleatórios, como a chegada de clientes a uma fila de serviço;
De alguma transmissão interna alterada em face das probabilidades, como a parada da
produção por falha de uma máquina e o retorno após o tempo de reparo.
Os processos de maior interesse em controle são os dinâmicos ou contínuos “acionados no
tempo” e, em automação, os “acionados por eventos”, sobretudo por eventos discretos.
Com o incremento na capacidade de processamento, com as redes de comunicação de
dados cada vez mais rápidas, eficientes e com meios de transmissão diferenciados, os
sistemas de controle dos processos industriais podem supervisionar e atuar em funções muito
mais complexas, através da realização de tarefas programadas e da tomada de decisões de
forma automática.
De acordo com o tipo do processo, existirá um sistema de controle adequado. Os principais
fatores na definição do sistema que irá atuar em cada caso estão relacionados ao tipo de
variáveis a serem controladas e à distribuição da localização física (geográfica) destas
variáveis. Sendo assim apresentamos duas questões resolvidas:
1 – O sistema de controle SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition) é adequado aos
processos com:
 
a) predominância de variáveis discretas e concentradas geograficamente.
b) grande número de variáveis contínuas e concentradas geograficamente.
c) grupos de poucas variáveis contínuas e discretas, grupos estes dispersos em uma grande
área geográfica.
d) grande número de variáveis contínuas concentradas geograficamente e algumas variáveis
discretas, dispersas em uma grande área geográfica.
e) poucos grupos de variáveis contínuas e discretas, dispersos em uma grande área
geográfica.
 
2 – O sistema de controle DCS (Distributed Control System), também chamado de SCD ou
SDCD é adequado a processos com:
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a) predominância de variáveis discretas e concentradas geograficamente.
b) grande número de variáveis contínuas e concentradas geograficamente.
c) grande número de variáveis contínuas concentradas geograficamente e algumas variáveis
discretas dispersas em uma grande área geográfica.
d) grupos de poucas variáveis contínuas e discretas, grupos estes dispersos em uma grande
área geográfica.
e) poucos grupos de variáveis contínuas e discretas, grupos estes dispersos em uma grande
área geográfica.
 
Neste módulo apresentamos informações sobre os processos contínuos e os processos
discretos: características, modelos, exemplos e aplicações, dentre outros. Em termos práticos
utilizamos o software Matlab / Simulink para modelagem desses sistemas.
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.
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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Exercício 1:
O Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) é composto por uma Estação
Central e por diversas Estações Remotas, caracterizando-se como:
A)
 controle concentrado em uma Estação Remota e distribuído nas estações
centrais.
B)
 controle concentrado em uma Estação Central e distribuído nas estações
remotas.
C)
controle concentrado em uma Estação Central e não distribuído nas estações
remotas.
D)
 controle não concentrado em uma Estação Central e não distribuído nas estações
remotas.
E)
 controle não concentrado em uma Estação Central e distribuído nas estações
remotas.
Comentários:
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Exercício 2:
O objetivo de um avião de decolagem e aterrissagem vertical (VTOL) é conseguir
operar a partir de aeroportos relativamente pequenos e ainda operar como uma
aviação de nível de cruzeiro. Uma aeronave decolando na vertical é
inerentemente instável, podendo ser modelado como um pêndulo invertido.
Portanto é uma condição necessária implementar na planta um compensador que
permita operar na condição de estabilidade. Para o modelo obtido
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matematicamente determine o valor de K que permita a planta apresentar uma
resposta marginalmente estável.
A)
 K = 12,86
B)
 K = -12,86
C)
 K = 90
D)
 K = -90
E)
 K = -7
Comentários:
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Exercício 3:
Máquinas com emissão a laser tem sido bastante utilizadas para processamentos
industriais nas operações de solda, corte e gravação sobre metais. Supondo que
se deseja, como requisito de trabalho, marcar uma curva parabólica por meio de
um laser preciso com um sistema de controle a malha fechada, como mostrada na
figura. Calcule o ganho necessário para resultar em um erro de estado
estacionário de 5 mm para r(t) = 2 cm, identificando a resposta do sistema.
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A)
 K = 2 com resposta marginalmente estável
B)
 K = 0,5, mas o sistema será instável
C)
 K = 4, com resposta marginalmente estável 
D)
 K = 5 com resposta sub amortecida
E)
 K = 0,2 com resposta sub amortecida
Comentários:
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Exercício 4:
O projetista contratado por uma empresa fabricante de elevadores para edifícios
comerciais deparou-se com um problema de conforto do usuário. Ao final do
percurso sua malha de controle permitia uma parada suave, porém quando
acelerava para troca de pavimento, tanto na descida como na subida o conjunto
apresentava um sobre sinal, causandouma solicitação de alteração no
funcionamento. Obtido o modelo matemático desta planta, que abaixo
apresentamos, qual deve ser o ganho imposto ao sistema, para operar com
resposta criticamente amortecida?
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A)
 K = 3,63
B)
 K = 1,05
C)
 K = 2,25
D)
 K = 4,75
E)
 K = 12,66
Comentários:
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Exercício 5:
O projetista contratado por uma empresa fabricante de esteira transportadora
comercial deparou-se com um problema de estabilidade dos produtos (garrafas).
Ao final do percurso sua malha de controle permitia uma parada suave, porém
quando acelerava para troca de estágio do processo o conjunto apresentava um
sobre sinal, causando uma solicitação de alteração no funcionamento. Obtido o
modelo matemático desta planta, que abaixo apresentamos, foi imposto um
ganho para obtenção de uma resposta com amortecimento critico. Nestas
condições de trabalho qual será o tempo de acomodação esperado para obtenção
da velocidade máxima, considerando 5% de precisão?
A)
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 ts = 1,82 seg
B)
 ts = 1,89 seg
C)
 ts = 1,62 seg
D)
 ts = 1,79 seg
E)
 ts = 1,42 seg
Comentários:
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Exercício 6:
Pelos fundamentos de determinação do caminho do lugar das raízes, podemos
afirmar que ele ocorre quando:
A)
 Os pólos estão simétricos ou espelhados em relação aos zeros finitos de malha
aberta
B)
 Ele se apresenta como um sistema de 1º ou 2º ordem com pólos ou zeros reais
C)
 Não existe caso apresente pólos no Semi Plano Direito
D)
 A contribuição angulas de todos pólos (+) e zeros (-) de malha aberta
somados, compõem uma contribuição de a=180º ao ponto de observação
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E)
 Só é possível de ser determinado para sistemas de realimentação negativa
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Exercício 7:
Para as afirmações abaixo:
I - O caminho do lugar das raízes é a representação do comportamento de uma
planta, sobre o plano S.
II- O método de determinação do esboço do caminho do lugar das raízes,
permite a diminuição da complexidade matemática de cálculos para sua obtenção. 
III- Utilizamos o caminho do lugar das raízes, como ferramenta no calculo de
compensadores 
Concluímos: 
 
A)
 Todas estão corretas
B)
 Todas estão erradas
C)
 Apenas I e II estão corretas
D)
 Apenas II e III estão corretas
E)
 Apenas a III está correta.
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Exercício 8:
Um engenheiro elétrico é convocado para substituir o sistema de controle
analógico do motor principal de um sistema da empresa por um digital. Entre os
diagramas elétricos do fabricante o engenheiro encontrou o detalhe do
controlador, mostrado na figura a seguir:
Trata-se de um controlador PI (Proporcional-Integral), cujos ganhos Kp
(proporcional) e Ki (integral) são, respectivamente, iguais a:
A)
10 e 1.
B)
10 e 10.
C)
10-1 e 1.
D)
-10 e -10+2.
E)
-10-2 e -10-8.
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