Introdução a Controle

Introdução a Controle

1. Introdução a Controle

   • Controle Manual X Controle Automático
     • Controle Manual: Depende do ser humano como elemento controlador.
     • Controle Automático: Não depende do ser humano como elemento controlador. Passou a substituir o controle manual.
   • Controle de Malha Fechada X Controle de Malha Aberta
     • Malha Fechada: Realimentação da entrada pela saída, tornando o sistema praticamente imune a distúrbios e variações internos.
     • Malha Aberta: A resposta da grandeza de saída não produz efeitos sobre a entrada de excitação. Seu uso é conveniente para sistemas em que as entradas são conhecidas previamente e isentos de distúrbios

2. Fundamentos de Amplificadores Operacionais

   • Alimentação
     • Simétrica: +VCC e -VCC (saída simétrica)
     • Assimétrica: +VCC e GND
     • Idealmente não existe queda de tensão interna (saída = alimentação).
       • Real: V0 = 0,95 . VCC ou V0 = VCC - 1V
   • Operação básica: amplifica diferenças de tensão nas entradas.
     • V0 = A (V+ - V-)
       • Idealmente: A = infinito
       • Real: A tem um valor muito alto
   • Parâmetros Elétricos e Impedâncias do AmpOp.
     • Impedância de Entrada (Zin)
       • Ideal: Zin = infinito
       • Real: Zin tem um valor de resistência ôhmica muito alto.
     • Impedância de Saída (Zo)
       • Ideal: Zo = 0 ohms
       • Real: Zo tem um valor muito baixo.
     • Corrente de Entrada
       • Ideal: 0
       • Real: Tensão de offset de entrada (VIO) e Corrente de offset de entrada (IIO)
         • V0offset = VIO + IIO

3. Características Dinâmicas e Estratégicas de Controle

   • O objetivo de todo sistema de controle é atingir a estabilidade em regime permanente.  Um sistema é estável quando tem uma resposta limitada a uma entrada limitada.
   • Estabilidade
     • Estabilidade Marginal: propenso a sair do estado de estabilidade e não retornar.
     • Estabilidade Local: Para determinados valores de entrada existem diferentes pontos estáveis de saída.
     • Estabilidade Global: Uma entrada limitada sempre gera uma saída limitada.
     • Instabilidade: Uma entrada limitada gera uma saída ilimitada.
   • Sinais típicos de teste
     • Função degrau: variação brusca do valor de entrada.
     • Função Rampa: variação gradual do valor de amplitude.
     • Função Impulso: descarga elétrica (como um relâmpago). Quantidade de energia muito grande num curto período de tempo.
   • Características de resposta
     • Over shoot: Valor máximo atingido após o Set Point.
     • Td (Tempo de atraso): Tempo que demora para atingir 50% do Set Piont.
     • Tr (Time rising): Tempo que demora para atingis o Set Point.
   • Controle ON/OFF
     • Um controlador ON/OFF está ligado quando a medição estiver abaixo do set point e a variável manipulada está no seu valor máximo. Acima do SP, o controlador é desligado e o MV está no mínimo.
   • Controle PID
     • Ação Proporcional: corrige os erros do presente, porém gera o erro de offset (faixa de erro para a qual o sistema não é sensível). Faz a correção a partir constante de tomada de impulso Kp.
     • Ação de Integração: Trabalha com a soma sucessiva do erro (passado), com o objetivo de eliminar o erro de offset. Quando Ki é muito alto há um aumento de oscilações.
     • Ação Derivativa: Faz uma projeção dos erros futuros, sem contar com distúrbios, e faz as correções necessárias para evitá-los.

4. Circuitos Comparadores com Amplificador Operacional

   • Comparadores Simples
     • Comparador Simples Não Inversor com referência 0V
       • V+ > 0: V0 = +VCC V+ < 0: V0 = -VCC ou GND
     • Comparador Simples Inversor com Referência 0V
       • V- > 0: V0 = - VCC V- < 0: V0 = VCC