Resumo de sistemas de controle

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Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de São Carlos
Departamento de Engenharia Mecânica

Trabalho da Disciplina: SEM 0169 – Sistemas de Controle

Análise da Resposta e Estabilidade em Sistemas de Controle por Realimentação

Professor: Dr. Luiz Augusto Martin Gonçalves

Aluno: Gustavo S. Ribeiro

São Carlos, fevereiro de 2012

Introdução
Conceitos Básicos
Ocontrole automático tem desempenhado um papel fundamental no avanço da engenharia e da ciência. Além da extrema importância de sua aplicação em projetos militares e robóticos, o estudo de controle automático tem ganhando grande importância nos processos industriais e de produção como, por exemplo, no funcionamento de máquinas-ferramenta de controle numérico em indústrias manufatureiras, projeto desistemas de piloto automático na indústria aeroespacial e também no projeto de veículos em indústrias automobilísticas [1].
A interconexão de componentes conectados ou relacionados, de tal maneira a proporcionar o controle ou ajuste de si mesmo ou a outro sistema é chamado de sistema de controle. Há dois tipos comuns de controladores, com muitas variações e combinações: controle lógico, econtrole realimentado (ou linear) [3]. Neste trabalho, nos ateremos ao segundo tipo.
Sistemas de controle realimentados são sistemas que possuem realimentação. Realimentação, retroalimentação ou feedback, é o nome dado ao procedimento através do qual parte do sinal de saída de um sistema (ou circuito) é transferida para a entrada deste mesmo sistema, com o objetivo de diminuir, amplificar oucontrolar a saída do sistema. Quando a retroalimentação diminui o nível da saída, fala-se de retroalimentação negativa, e quando a retroalimentação amplifica o nível da saída fala-se de retroalimentação positiva.
Quando o sistema estudado não possui realimentação, o sinal de saída não exercerá nenhuma ação de controle no sistema, isto é, o sinal de saída não será medido para poder sercomparado ao sinal de entrada. Neste caso, teremos um sistema de controle em malha aberta.
Já na presença de realimentação, o sistema possui informações de como o sinal de saída está evoluindo podendo então aplicar um sinal de controle para o processo em um instante específico. A fim de tornar o sistema mais preciso e de fazer com que ele reaja a perturbações externas, o sinal de saída écomparado com um sinal de referência (set-point) e o desvio (erro) entre estes dois sinais é utilizado para determinar o sinal de controle que deve efetivamente ser aplicado ao processo. Neste caso, teremos um sistema de controle em malha fechada.
Para representar sistemas de controle, fazemos uso dos diagramas de blocos, conforme o demonstrado na figura 1. Com eles é possível aidentificação de cada componente do sistema e seu recebimento de fluxo de informação como, no caso, sinais de entrada e saída. Cada bloco é proveniente de uma modelagem de seu respectivo sistema físico, onde necessitamos do conhecimento de equações diferencias que representem seu comportamento dinâmico. Ao aplicarmos estas equações no domínio da frequência, temos a possibilidade de fazer uso das Transformadasde Laplace, que facilitam o estudo já que, dentre várias vantagens, podemos citar o fato do trabalho envolvido em suas soluções serem algébricos, a existência de tabelas para seu uso, tratamento facilitado de sinais descontínuos e termos as componentes transientes e permanentes da solução simultaneamente [2].
Estabilidade
Um bom projeto de sistema de controle levará em consideração anecessidade de se manter a estabilidade deste sistema, bem como minimizar o erro da resposta em regime. Para evitar que um sistema atinja a instabilidade fazemos uso de critérios existentes, onde cada critério possui sua melhor aplicação, além do fato de que se um critério apontar instabilidade os outros farão o mesmo. A seguir, serão listados alguns dos critérios mais conhecidos.

Método do...
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