FC-FUNDAMENTOS-DE-CONTROLE-<CLAUDIABORTOTTO>-03

“HISTÓRIA DO SISTEMA DE CONTROLE”

• Os primeiros sistemas
• de controle (controladores de processo) foram desenvolvidos durante a revolução industrial, no século 19, porém os sistemas de controle existem muito antes disso.
• As funções de controle eram implementadas através de engenhosos dispositivos
• mecânicos, os quais automatizavam algumas tarefas críticas e repetitivas das
• linhas de montagem da época. Estes dispositivos tinham de ser desenvolvidos
• para cada tarefa e devido à natureza mecânica dos mesmos, estes tinham uma
• pequena vida útil.
• O que é SISTEMA DE CONTROLE?
• Um
• sistema de controle consiste de subsistemas e processos (ou plantas) reunidos
• com o propósito de controlar as saídas dos processos;
• Pose ser um dispositivo ou um
• grupo de dispositivos que gerenciam o comportamento de outros dispositivos (alguns dispositivos ou sistemas não são controláveis). Um sistema de
• controle é uma interconexão de componentes conectados ou relacionados, de
• maneira a comandar, controlar ou ajustar a si mesmo ou outro sistema.
• Entrada/
• Estímulo (Resposta desejada) ------> Sistema de Controle ------> Saída
• (Resposta Real)
• O que motiva a evolução dos sistemas de controle?
• Melhoria da qualidade dos processos produtivos;
• Aumento da produtividade;
• Automação dos processos, reduzindo a necessidade de esforço humano;
• Redução de desperdícios;

Folie 2

• O que motiva a evolução dos sistemas de controle? (Cont.)
• Evolução de demandas (crescimento populaciona);
• Aumento de eficiência dos processos produtivos;
• Evolução tecnológica;
• Complexidade crescente dos processo produtivos (máquinas mais sofisticadas); e
• Domínio de conhecimentos teóricos (avanço científico).
• Características do SISTEMA DE CONTROLE
• Amplificação de potência (Possibilidade de mover grandes objetos com precisão (antenas, elevadores etc.);
• Controle Remoto (Acesso a locais perigosos: braço robótico p/ manipular material em ambiente radioativo);
• Facilidade de uso da forma de entrada (Controle de temperatura a entrada é a posição de um termostato a saída é calor);
• Compensação de pertubações (Posicionamento de antena sujeita a rajadas de vento).
• Evolução teorica do sistema de controle
• 1807 – Série de Fourier;
• 1809 – Transformada de Laplace;
• 1895 – Teorema de Routh-Hurwitz;
• 1899 – Estabilidade de Lyapunov;
• 1922 – Controlador PID (Minorsky);
• 1930 – Diagrama de Bode (resposta em freqüência);
• 1932 – Critério de estabilidade de Nyquist;

Folie 3

• Evolução teórica do sistema de controle (Cont.)
• 1942 – Método de Ziegler&Nichols (Taylor Instruments);
• 1948 – Lugar das raízes (Evans);
• 1950 – Programação dinâmica (controle ótimo);
• 1952 ⇒ Controle numérico desenvolvido pelo MIT;
• 1960 – Filtro de Kalman (variáveis de estado);
• 1964 – Função descritiva (Pole J. Groszkowski);
• 1950-1970 – Controle discreto (Franklin, Kuo, Jury, Aström, Wittenmark, Shannon.
• Evolução da teoria de controle (Tipos)
• Antes de 1930 – equações diferenciais, critério de Routh-Hurwitz;
• 1930-1950 – Sistemas SISO, controle clássico, resposta em freqüência;
• Década de 50 – controle ótimo;
• Década de 60 – controle moderno (variáveis de estado);
• Década de 70 – controle multivariável;
• Década de 80 – controle robusto, adaptativo;
• Década de 90 – controle não-linear, controle preditivo.

Folie 4

• Evolução do Controle na Tecnologia
• Minorsky, 1922, proposta da estrutura do controlador
• Foxboro, 1931, comercializa o Stabilog, controlador PI (Proporcional Integral) pneumático
• 1940 – Controladores PID (Proporcional Integral Derivativo) e instrumentos pneumáticos já eram amplamente comercializados - empresas se preocuparam com os ajustes (método de Ziegler-Nichols, 1942)
• Década de 50-60 – Eletrônica analógica
• Década de 70 – Eletrônica digital, microprocessadores
• Década de 80-90 – Sistemas digitais de controle distribuídos
• Evolução Geral Tecnológica dos Sistemas de Controle
• 300
• a.C. – RELÓGIO DE ÁGUA (Ktesibios), baseado no nível de água e controlado por
• bóia;
• 250
• a.C. – Lampião de óleo (Philon) contole do nível do óleo baseado em bóia;
• 120 a.c. - Heron de Alexandria, esfera movida a vapor;
• Século XVIII – Controle de velocidade em moinhos de vento;
• Por volta de 1650 – 1ª calculadora mecânica
• (Pascal);
• 1681
• – Controle de pressão do vapor em caldeiras conhecido como Válvula Denis Papin
• (mecanismo similar a válvula de uma panela de pressão). Regulador de
• temperatura para chocar ovos;
• 1698 – Thomas Newcomem, 1ª máquina a vapor útil
• (drenagem);
• 1765 – James Watt, aperfeiçoamento da máquina a
• vapor;
• 1776 – James Watt, 1ª máquina a vapor instalada e
• operada em uma empresa;
• 1785 – Boulton, produção industrial de máquinas a
• vapor;
• Por volta de 1788, James Watts desenvolveu um mecanismo
• de regulagem do fluxo de vapor em máquinas;

Folie 5

• Evolução tecnológica dos Sistemas de Controle (Cont.)
• 1868 – JAMES MAXWELL cria o critério de estabilidade para um sistema de terceira ordem baseado nos coeficientes da equação diferencial;
• Final do séx. XIX – relé eletromecânico;
• Por volta de 1900 – tabulação e acumulador de informações - tabulador de censo (Hollerith);
• 1906 – invenção da válvula (Edison, Thompson, Flemming, Lee De Forest);
• 1913 – Henry Ford desenvolve uma máquina de montagem utilizada na produção de automóveis;
• 1927 – H. W. Bode analisa amplificadores realimentados;
• 1941 – 1º computador digital eletro-mecânico programável (Zuse, Alemanha);
• 1946 – ENIAC, 1º computador de grande porte totalmente eletrônico usando válvulas (17 mil) de 175 kW, 5.000 operações por segundo.
• 1948 – invenção do transistor (laboratórios da Bell Telephone);
• 1954 – George Devol desenvolve o primeiro projeto industrial robotizado;
• 1970 – Teoria de variáveis de estado e controle ótimo é desenvolvida;
• 1957 – 1º computador comercial totalmente a transistores (NCR);
• 1960 – COBOL – 1ª linguagem de programação comercial padronizada;
• 1961 – primeiro circuito integrado comercial;
• 1972 – primeiro processador (Intel 8088), 8 bits, 3500 transistores, 0.2 MHz;
• 1973 – 1º computador pessoal (Xerox PARC);
• 1980 – Projeto de sistemas de controle robusto é desenvolvido;
• 1981 – computador pessoal IBM de arquitetura aberta de grande sucesso comercial;
• 1990 – Automação da manufatura é difundida;
• 1994 – Controle automático é largamente utilizado em automóveis. Sistemas robustos são utilizados na manufatura;
• 1997– Sojourner (primeiro veículo autônomo da
• história – missão Mars Pathfinder);
• 2002 – Pentium IV, 64 bits em alguns modelos, 55 milhões de transistores, 3 GHz.

Folie 6

• Aplicações Contemporâneas de Sistemas de Controle
• Direção
• e navegação de mísseis e naves espaciais;
• Direção
• e navegação de navios e aviões;
• Nível
• de líquidos em reservatórios industriais;
• Concentrações
• químicas em tonéis;
• Espessura
• de material fabricado;
• Utilização
• de computadores em processos industrias;
• Controle
• de temperatura em residências;
• Controle
• de posição de feixe de laser em um CD player;
• Controle
• de velocidade de esteiras;
• Etc.