Controle e servomecanismo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENG. DE COMPUTAÇÃO E AUTOMAÇÃO

SISTEMAS DE CONTROLE I

Professor: Fábio Meneghetti Ugulino de Araújo
Natal-RN, março de 2003

ÍNDICE

1

INTRODUÇÃO ........................................................................................................4 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 DEFINIÇÕES......................................................................................................... 4 EXEMPLOS ........................................................................................................... 5 CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS .............................................................. 5 PROBLEMAS DE CONTROLE EM ENGENHARIA ......................................................7 RESUMO DA HISTÓRIA DO CONTROLE AUTOMÁTICO ........................................... 8 TRANSFORMADA DE LAPLACE ............................................................................. 8

2

CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS .....................................................................12 2.1 MONOVARIÁVEIS E MULTIVARIÁVEIS ...............................................................12 2.2 CONTÍNUOS E DISCRETOS .................................................................................. 12 2.3 VARIANTES E INVARIANTES NO TEMPO ............................................................. 12 2.4 SISTEMA A PARÂMETROS CONCENTRADOS E DISTRIBUÍDOS ............................. 13 2.5 DETERMINÍSTICOS E ESTOCÁSTICOS.................................................................. 13 2.6 COM MEMÓRIA E SEM MEMÓRIA............................................................. 13 2.7 SISTEMAS LINEARES E NÃO-LINEARES ................................................. 13 2.7.1 Sistemas Lineares ..................................................................................... 13 2.7.2 Sistemas Não-Lineares............................................................................. 15 2.7.3 Linearização de Sistemas Não-Lineares ..................................................16

3

MODELOS MATEMÁTICOS DE SISTEMAS.................................................. 18 3.1 FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA (F.T.) .................................................................. 18 3.2 REPRESENTAÇÃO EM VARIÁVEIS DE ESTADO (V.E.) .........................................20 3.3 RELAÇÃO ENTRE VARIÁVEIS DE ESTADO E FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA ......... 21 3.4 MODELAGEM DE SISTEMAS FÍSICOS .................................................................. 22 3.4.1 Variáveis Generalizadas .......................................................................... 22 3.4.2 Elementos de Sistemas Físicos .................................................................23 3.4.3Interconexão de Elementos de Sistemas...................................................24 3.4.4 Sistemas Mecânicos Translacionais.........................................................26 3.4.5 Sistemas Mecânicos Rotacionais..............................................................29 3.4.6 Sistemas Eletromecânicos ........................................................................ 313.4.7 Sistemas Fluídicos .................................................................................... 33 3.4.8 Sistemas Térmicos .................................................................................... 35 3.5 DIAGRAMAS DE BLOCOS.................................................................................... 37 3.5.1 Definição.................................................................................................. 37 3.5.2 Componentes ............................................................................................ 37 3.5.3 Diagrama de Blocos de um Sistema em Malha Fechada......................... 37 3.5.4 Procedimento para a Construção ............................................................ 38 3.5.5 Redução de um Diagrama de Blocos...
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