Sistema de Controle
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O sistema de controle de qualquer robô é realizado por meio de hardware e software.
Este sistema processa os sinais de entrada e converte estes sinais em uma ação ao qual foi
programado.
O software pode ser desenvolvido em um computador ou microcontrolador.
O hardware pode constituir-se de motores, dispositivos de entrada, sensores e
amplificadores de potência.
Um dos fatores mais importantes é a utilização de sensores, pois podem pertencer a um
sistema de controle de malha fechada.
Sistema de Controle em Malha Fechada
• Sistema de Controle em Malha Fechada: é um sistema em que os sensores
verificam o estado atual do dispositivo a ser controlado e esta medida é
comparada com um valor predefinido. Desta comparação resultará num erro, ao
qual o sistema de controle fará os ajustes necessários para que o erro seja
reduzido a zero.
Sensores: São dispositivos que detectam informações sobre o robô e do meio onde
encontram-se imersos e as transmitem para o controlador do robô.
Produzem um sinal que permite medir uma quantidade como temperatura,
força, posição e velocidade.
Sistema de Controle em Malha Fechada
• PLANTA
– Parte do sistema a ser controlado
– Neste caso a junta robótica
• PROCESSO
– Operação a ser controlada na planta
– A posição da junta por exemplo
CONTROLE
- Avalia o sinal de entrada e envia um
sinal (elétrico ou mecânico conforme
o sistema ) ao atuador
Sistema de Controle em Malha Fechada x Malha Aberta
• Sistema de Controle em Malha Aberta: a ação de controle
independe da saída .
• A alimentação de água para um reservatório é comandada por uma
válvula manual (controle manual).
• Desde que as vazões (de suprimento e de processo) costumam
variar este sistema exige a intervenção de um operador para manter
o nível de água
• PLANTA
– RESERVATÓRIO
• PROCESSO
– NÍVEL DO RESERVATÓRIO
• ATUAÇÃO
– AUMENTAR/REDUZIR SUPRIMENTO
Sistema de Controle em Malha Fechada x Malha Aberta
• Sistema de Controle em Malha Fechada: a ação de controle é
dependente da saída .
• O controle manual é substituído por um controle automático.
• Um sinal de um sensor é enviado um dispositivo controlador que
abre ou fecha a válvula de controle de acordo com o valores prédefinido de nível estabelecido como correto.
• Desde que a variação de nível depende da vazão do processo, essa
saída comanda indiretamente a entrada de água no reservatório.
Sistema de Controle
• Vantagens do Sistema de controle em malha fechada
Sistema de Controle
Sensores: São dispositivos que detectam informações sobre o robô e do meio onde
encontram-se imersos e as transmitem para o controlador do robô.
Produzem um sinal que permite medir uma quantidade como temperatura,
força, posição e velocidade.
Sistema de Controle
• Vantagens do Sistema de controle em malha aberta
Sistema de Controle
• Exemplo de Sistema de controle em malha aberta
– Na máquina de lavar roupas, as operações de colocar de molho, lavar e
enxaguar são executadas em uma sequência em função do tempo. A lavadora
não mede o sinal de saída, isto é, não verifica se as roupas estão bem lavadas.
– Em qualquer sistema de controle de malha aberta, a saída não é comparada
com a entrada de referência. Assim, a cada entrada de referência corresponde
uma condição fixa de operação.
molho não acionar o motor
lavar acionar o motor durante 10 min
Enxaguar acionar o motor durante 15 min
Sistema de Controle
• Exemplo de Sistema de controle em malha aberta
– A precisão do sistema depende de uma calibração. Na presença de distúrbios,
um sistema de controle de malha aberta não vai executar a tarefa desejada.
– Ela somente poderá ser executada na prática se a relação entre a entrada e a
saída for conhecida e se não houver nenhum distúrbio interno ou externo.
– São sistemas de controle não realimentados.
Sistema de Controle
• Exemplo de Sistema de controle em malha aberta
ATUAÇÃO
PRESSÃO NO PEDAL DO CARRO
PROCESSO
VELOCIDADE
pressão
no pedal
RODAS
Sistema de Controle em Malha Fechada
• Sistema de Controle em Malha Fechada: é um sistema em que os sensores
verificam o estado atual do dispositivo a ser controlado e esta medida é
comparada com um valor predefinido. Desta comparação resultará num erro, ao
qual o sistema de controle fará os ajustes necessários para que o erro seja
reduzido a zero.
Dinâmica do Braço Robótico
• O desempenho dinâmico do braço robótico esta associado a:
– Velocidade de resposta | Estabilidade e |Precisão.
• Velocidade de resposta
– Destreza do braço robótico ao mover-se de um lugar para outro num curto período de
tempo.
– O torque existente em cada junta do braço e a aceleração em cada elo devem ser analisadas.
• Estabilidade
– Pode ser estimada com base no tempo necessário para amortecer as oscilações que
ocorrem durante o movimento de uma posição para a outra.
– Se a estabilidade for baixa pode-se aplicar elementos de amortecimento no braço, que
melhoram a estabilidade
– A estabilidade é uma medida relacionada com o tempo necessário para que o órgão terminal
atinja o ponto determinado com uma dada precisão.
Dinâmica do Braço Robótico
• O desempenho dinâmico do braço robótico esta associado a:
– Velocidade de resposta | Estabilidade e |Precisão.
• Precisão
– Medida do erro na posição do órgão terminal.
– Está relacionada com velocidade e estabilidade, pois é uma medida de erro na posição do
órgão terminal
– Está relacionada também com a repetibilidade
Dinâmica do Braço Robótico
• Precisão
– Está relacionada com a repetibilidade, ou seja, a capacidade do punho em
posicionar o órgão terminal no ponto meta previamente especificada diversas vezes
seguida.
Dinâmica do Braço Robótico
• Estabilidade
– O manipulador pode sofre oscilações devido ao controle.
– A estabilidade é uma medida relacionada com o tempo necessário para
que o órgão terminal atinja o ponto determinado com uma dada precisão.
– Pode ser estimada com base no tempo necessário para amortecer as
oscilações que ocorrem durante o movimento de uma posição para a
outra.
Dinâmica do Braço Robótico
• Estabilidade
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Os sistemas de controle utilizados em manipuladores são ajustados para que haja um
equilíbrio entre velocidade de posicionamento e estabilidade. Infelizmente estes
requisitos são antagônicos, e, quando um deles e realçado, o outro fica
comprometido.
A figura ilustra um processo do controle de posição de uma junta.
Se o torque for elevado consegue-se uma alta velocidade de aproximação, mas irá
ocorrer oscilação da junta até que o sistema de controle consiga amortecê-la (curva
sub-amortecida).
Por outro lado, pode-se ajustar este controle para fazer uma aproximação mais lenta e
gradativa, de tal forma a eliminar por completo as oscilações, porem comprometendo
o tempo necessário para atingir um erro mínimo (curva sobreamortecida).
O erro cai rapidamente