Comente sobre os elementos constituintes de um sistema de controle.
Passo 1
Beleza, a questão pede: “Comente sobre os elementos constituintes de um sistema de controle.” Isso faz parte de Sistemas de Controle, e pra resolver a gente precisa entender quais são as “peças” de um sistema de controle e qual é o papel de cada uma. A partir do próximo passo, vamos destrinchar isso direitinho.
Passo 2
Primeiro, o que é um sistema de controle? Grosso modo, é um conjunto de componentes que trabalham juntos pra fazer uma variável de interesse (como temperatura, nível, posição, velocidade etc.) seguir um valor desejado (chamado de referência). A gente compara a saída real com o valor desejado, corrige o erro e manda comando pra máquina (ou processo) agir.
Passo 3
Vamos desenhar mentalmente o diagrama de blocos típico de um sistema de controle em malha fechada:
• Referência ® →
• Controlador →
• Atuador →
• Planta (processo) →
• Sensor →
• Realimentação (feedback) de volta ao comparador
E ainda podem existir Distúrbios (d) que bagunçam o processo.
• Referência ® →
• Controlador →
• Atuador →
• Planta (processo) →
• Sensor →
• Realimentação (feedback) de volta ao comparador
E ainda podem existir Distúrbios (d) que bagunçam o processo.
Passo 4
Agora, comento cada um:
-
Referência ®:
• É o valor desejado que a gente quer que o sistema alcance.
• Pode ser uma temperatura alvo, uma posição a ser atingida, etc. -
Erro (e):
• É a diferença entre o que você quer e o que está acontecendo.
• Formalmente:, onde é a saída medida.
• É o sinal que guia o controlador a agir. -
Controlador:
• Recebe o erroe calcula um comando pra reduzir esse erro.
• Pode ser um controlador proporcional §, integral (I), derivativo (D) ou combinações (PID).
• A lógica interna é parte da teoria de controle. -
Atuador:
• Traduz o comandodo controlador em uma ação física.
• Ex.: um motor, uma válvula, um aquecedor, etc.
• Tem dinâmica própria (atrasos, saturação, não linearidades). -
Planta (processo):
• É o sistema real que você quer controlar (forno, robô, tanque).
• Tem sua própria resposta aos comandos do atuador.
• Geralmente modelada por equações diferenciais ou funções de transferência. -
Sensor:
• Mede a saída realda planta.
• Pode ser um termômetro, encoder, pressão, nível etc.
• Tem precisão e ruído, o que afeta a qualidade do feedback. -
Feedback (realimentação):
• É o caminho que trazde volta pro comparador.
• Permite ao controlador ajustar continuamente sua ação.
• Torna o sistema mais robusto a variações internas e externas. -
Distúrbios (d):
• Influências externas que podem afetar a planta (temperatura ambiente, carga variável).
• Podem entrar no caminho da planta ou no caminho do sensor.
• Um bom projeto de controle busca rejeitar esses distúrbios.
Resposta
Os elementos constituintes de um sistema de controle em malha fechada são:
- Referência (set-point)
- Comparador / cálculo de erro
- Controlador (P, PI, PID etc.)
- Atuador
- Planta (processo a ser controlado)
- Sensor
- Caminho de realimentação (feedback)
- Distúrbios externos (opcionais)