Analise de estabilidade de estrategias de controle
Por: Lucas Cheminand • 13/6/2017 • Resenha • 1.884 Palavras (8 Páginas) • 206 Visualizações
Universidade Federal Fluminense[pic 1]
Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda
Pólo Universitário de Volta Redonda
Automação da Produção
Resenha Crítica sobre a Análise de Estabilidade das Estratégias de Controle
Alunos:
Renan Douglas da Silva Honorato
Rafael Ferreira Rodrigues
Lucas Cheminand Rodrigues Martins
Professor: Batista
Volta Redonda, 10 de junho de 2017.
Sumário
Introdução 3
Conceitos básicos 4
Motivação para o controle de processos 4
Modelagem matemática de processos dinâmicos 4
Modelagem dinâmica 4
Graus de liberdade 6
O Processo da modelagem 6
Simulação dinâmica 7
Controle em malha aberta 7
Controle em malha fechada 7
Teoria de controle – domínio temporal 9
Conceitos básicos 9
Linearidade 9
Ordem 9
Estabilidade 9
Perturbação 9
Estudo dinâmico de sistemas lineares 10
Desempenho de Controladores 11
Sintonia de controladores 11
Teoria de controle – domínio de Laplace 12
Transformada de Laplace 12
Função de transferência 12
Estabilidade de sistemas de controle 14
Análise de estabilidade no domínio de frequência 14
- Introdução
Controlar um processo pode ser uma tarefa difícil, uma vez que as condições de operação estão sujeitas a mudanças ao longo do tempo.
Um processo industrial deve ser sempre controlado, isto é, devemos atuar sobre ele (ou sobre as condições a que o processo está sujeito). Até mesmo o que consideramos constantes, podem variar e interferir no resultado final.
- Conceitos básicos
Um controlador pode ser representado graficamente como um fluxo de informações entre módulos com funções distintas.
[pic 2]
Conforme podemos ver na figura acima, o controlador recebe informações do processo (através de monitoração), toma as decisões e interfere em alguma condição do processo (através de um atuador).
- Motivação para o controle de processos
Entre os principais objetivos do controle do processo, estão a segurança operacional, estabilidade, otimização do processo, redução dos impactos ambientais, etc.
Há também a justificativa econômica, pois um sistema de controle confiável permite operar próximos aos limites de segurança, o que gera maiores ganhos pois apresenta menor variabilidade. Assim, uma boa estratégia de controle melhora o resultado econômico do processo.
- Modelagem matemática de processos dinâmicos
A modelagem dinâmica é fundamental para o entendimento de problemas de controle de processo
- Modelagem dinâmica
A teoria básica necessária para a modelagem dinâmica é dada por equações levantadas por balanços e por equações constitutivas.
O que deixa o problema complexo é o fato de o processo quase sempre variar no tempo, sendo assim, as derivadas temporais devem ser considerada.
Durante a modelagem, devem ser identificadas todas as variáveis do processo, para que o modelo seja o mais próximo possível da real situação.
- Graus de liberdade
O número de graus de liberdade de um modelo matemático pode ser determinado pela diferença entre o número de variáveis e o número de equações independentes do modelo.
Um sistema com zero graus de liberdade é um sistema determinado, ou seja, que só admite uma solução para um conjunto de dados. Um sistema com um ou mais graus deliberdade, ou seja, com mais variáveis do que equações independentes, é indeterminado, admitindo infinitas soluções. Um número negativo de graus de liberdade significa que o modelo não tem solução, uma situação que deixo por conta de sua imaginação.
Os modelos que se destinam a prever o comportamento de um sistema sob determinadas condições operacionais são necessariamente sistemas determinados, com zero graus de liberdade.
- O Processo da modelagem
Ao executar a modelagem de um sistema, não devemos perder de vista a distinção entre modelo e sistema: o modelo a ser desenvolvido deve ser uma representação adequada (não necessariamente perfeita, somente adequada) do sistema.
O processo se resume em seis etapas:
- Definir os objetivos
- Preparar a informação disponível
- Formular o modelo
- Resolver
- Analisar a solução
- Validar o modelo
- Simulação dinâmica
A simulação dinâmica mostra o comportamento do modelo matematicamente. Devemos definir um cenário com as variáveis, seus valores iniciais, e as condições de contorno.
Vale lembrar que a simulação é um modelo, e com isso, pode haver variações com relação ao comportamento real do sistema.
- Controle em malha aberta
Controlador de malha aberta consiste em um sistema que não possui realimentação. O controle em malha aberta consiste em aplicar um sinal de controle na entrada de um sistema, esperando-se que na saída a variável controlada consiga atingir um determinado valor ou apresente um determinado comportamento desejado.
[pic 3]
Nesse tipo de sistema de controle não observamos a evolução do processo para a determinar o sinal de controle. A entrada não depende da saída, na verdade espera-se que na saída tenhamos o sinal desejado sem que possamos tirar informações dela para modificarmos a entrada.
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