Introdução a Sistemas de Controle

• Definições
  
  - Plantas (Plants): Sistema físico que queremos controlar.
  - Processos (Processes): Operação ou desenvolvimento natural, que evolui progressivamente. Qualquer operação a ser controlada
  - Sistemas: É uma combinação de componentes que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo.
  - Distúrbios: É um sinal que tende a afetar adversamente o valor da saída de um sistema.
  - Controle realimentado: É uma operação que, na presença de distúrbio, tende a reduzir a diferença entre a saída de um sistema e a entrada de referência. Apenas distúrbios não previsíveis são designados como tais.
  - Sistemas de controle realimentados: É aquele que tende a manter uma relação prescrita entre a saída e a entrada de referência, comparando-as e utilizando a diferença como um meio de controle.
  - Servomecanismos: É um sistema de controle realimentado no qual a saída é alguma posição mecânica, velocidade ou aceleração. Portanto, "servomecanismos" e "sistema de controle de posição ( velocidade ou aceleração)" são sinônimos.
  - Sistemas reguladores automáticos: É um sistema de controle realimentado no qual a entrada de referência, ou a saída desejada, é constante, cuja finalidade é manter a saída real num valor desejado, na presença de distúrbios.
  - Sistema de controles de processos: É um sistema regulador automático no qual a saída é uma variável.
  
  
• Controle em malha-fechada e controle em malha-aberta
  
  - Sistema de controle em malha-fechada: É aquele no qual o sinal de saída possui um efeito direto na ação de controle. Sistemas de controle em malha-fechada são sistemas de controle realimentados. O termo "malha-fechada" implica o uso de ação de realimentação com a finalidade de reduzir o erro do sistema.
  - Sistema de controle em malha-aberta: São sistemas de controle nos quais a saída não tem efeito na ação do controle. A saída nem é medida nem é realimentada para comparação com a entrada. Então a cada entrada de referência corresponde uma condição de operação fixa, ou seja, a precisão do sistema depende de uma calibração. Na presença de distúrbios o sistema não desempenhará a tarefa desejada. Qualquer sistema de controle que opera em uma base de tempo é de malha-aberta.
  - Sistemas de controle em malha-fechada versus malha-aberta: O sistema de controle em malha-fechada utiliza realimentação tornando a resposta do sistema relativamente insensível a distúrbios externos e variações internas em parâmetros do sistema. Para sistemas cujas entradas são conhecidas e não há distúrbio, é aconselhável usar malha-aberta. Sistemas de controle em malha-fechada possuem vantagens apenas quando distúrbios imprevisíveis estão presentes. A potência de saída determina parcialmente o custo, peso e dimensão de um servomecanismo. Uma combinação apropriada de controle em malha-aberta e em malha fechada normalmente é mais barata e mais eficiente.
  - Sistema de controle adaptativos: As características não são constantes, embora variações sejam atenuadas num sistema de controle realimentado, se as variações forem significativas, um sistema satisfatório deve possuir a habilidade de adaptação. Isto implica na habilidade de se auto-ajustar ou automodificar de acordo com as variações imprevistas. Sistemas que possuem essa habilidade são chamados de sistemas de controle adaptativos.
  - Sistemas de controle de aprendizado: sistemas de controle que possuem habilidade para aprender são denominados sistemas de controle de aprendizado.
  
  
• Princípios de Projeto em Sistemas de Controle
  
  - Requisitos gerais de um sistema de controle: Qualquer sistema de controle deve ser estável, velocidade de resposta rápida e amortecimento razoável.
  - Problemas básicos no projeto de sistema de controle: Nas situações práticas sempre haverá distúrbios. Para determinar o sinal de controle ótimo é necessário definir o índice de desempenho, medindo o desvio em relação ao desempenho ideal. A especificação do sinal de controle durante o intervalo de tempo de operação é denominada Lei de Controle. O problema de controle básico é determinar a lei de controle ótimo.

                               (Baseado em Ogata, K. "Engenharia de Controle Moderno" - Cap 1)