Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Centro de Ciências Tecnológicas – CCT
Departamento de Engenharia Mecânica – DEM
Sistemas de Controle (CON)
Introdução aos
Sistemas de Controle
Aula 01
2013/2
Prof. Eduardo Bonci Cavalca
Plano de Aula
2
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Apresentação do professor
Programa da disciplina
Bibliografia
Definições
Histórico de sistemas de controle
Etapas de projeto
Exemplos de sistemas de controle
Apresentação do Professor
3
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Técnico em Eletroeletrônica


Estágio em Instrumentação e Elétrica (Manutenção)


Laboratório de Ultrassom da EPUSP – São Paulo - SP
Mestrado em Engenharia Mecânica (Interrompido)


UNIFEI – Itajubá - MG
Engenheiro Eletrônico Jr.


BASF S.A. – Guaratinguetá - SP
Graduação em Engenharia de Controle e Automação


CTIG - UNESP – Guaratinguetá - SP
Escola Politécnica da USP – São Paulo - SP
Mestrado em Engenharia Elétrica

UDESC – Joinville - SC
Programa da Disciplina
4
Aula
1
2
3
4
Data
30/7
6/8
13/8
20/8
27/8
Tema
Introdução aos Sistemas de Controle
Modelagem de Sistemas de Translação e Elétricos
Modelagem de Sistemas de Rotação e Eletromecânicos
Semana da Engenharia Mecânica
Função de Transferência
Bibliografia
5

OGATA, K. Engenharia de controle moderno. 4. ed. São
Paulo: Prentice Hall, 2003.

MAYA, P. A.; LEONARDI, F. Controle essencial. São
Paulo: Pearson, 2011.

NISE, N. S. Engenharia de sistemas de controle. 5. ed.
Rio de Janeiro: LTC, 2009.

DORF, R. C.; BISHOP, R. H. Sistemas de controle
modernos. 11. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.
Definições
6

Processo


Sistema ou planta


Desenvolvimento de uma série de modificações graduais que
avançam para um determinado resultado.
Conjunto de componentes agindo para um objetivo.
Controlar

Impor um comportamento desejado a um sistema.
Definições
7

Variável controlada (saída) de um sistema


Variável manipulada (entrada) de um sistema


Grandeza medida e que se deseja controlar.
Grandeza modificada.
Distúrbio

Variação adversa da variável controlada provocada por um fator
interno ou externo ao sistema.
Definições
8

Controle com realimentação ou em malha fechada

Referência
Operação que, na presença de distúrbios, tende a diminuir a
diferença entre a saída do sistema e uma dada referência.
Controlador
Realimentação
Sistema
Sensor
Sistema Controlado
Saída
Histórico de Sistemas de Controle
9



Relógio de água de Ktesibios, controle de nível por boia
(300 a.C.).
Válvula de segurança de Denis Papin, controle de pressão
por peso (1681).
Controle de moinho de vento de Edmund Lee, controle de
rotação por pás articuladas (1745).
Histórico de Sistemas de Controle
10

Regulador centrífugo de James Watt (1788).
Histórico de Sistemas de Controle
11



Critério de estabilidade para sistemas de terceira ordem de
James Maxwell (1868).
Critério de estabilidade de Routh (1877).
Estudo de estabilidade para sistemas não-lineares de
Alexander Lyapunov (1892).
Histórico de Sistemas de Controle
12



Manobrabilidade automática de navios da Sperry
Gyroscope Company (1922).
Análise dos amplificadores realimentados de H. W. Bode e
H. Nyquist (1930).
Técnica gráfica do lugar geométrico das raízes de Walter
R. Evans (1948).
Etapas de Projeto
13

Modelagem física


Modelagem matemática


Representação matemática do modelo físico
Análise dinâmica


Elaboração do modelo físico ou descritivo
Estudo do comportamento do sistema ao longo do tempo
Compensação ou controle

Aplicação das modificações necessárias ao sistema para que
este se comporte como desejado
Exemplos de Sistemas de Controle
14

Corpo humano

Pâncreas


Adrenalina



Seguem um objeto para mantê-lo no seu campo visual
Variam o diâmetro da pupila em função da luminosidade
Mãos



Controla o ritmo cardíaco
Olhos


Regula o açúcar no sangue através da insulina
Seguram um objeto com a força necessária para levantá-lo
Posicionam um objeto conforme necessário
Transpiração

Controla a temperatura do corpo
Exemplos de Sistemas de Controle
15
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Regulação populacional predador-presa
Sistemas de refrigeração
Reatores industriais
Aviões supersônicos
Ferro de passar roupa
Sistemas econômicos (câmbio)
Caixa d’água residencial
Válvula auto pilotada
Pêndulo invertido (http://www.youtube.com/watch?v=CdIZmr8ZdRE)
Robô ciclista (http://www.youtube.com/watch?v=mT3vfSQePcs)