Liste e explique os principais componentes de uma malha de controle.
Passo 1
O exercício pede para a gente “listar e explicar os principais componentes de uma malha de controle”.
Conteúdo: sistemas de controle em malha fechada (feedback).
O que vamos precisar:
Conteúdo: sistemas de controle em malha fechada (feedback).
O que vamos precisar:
- Entender o que é referência (setpoint) e erro.
- Saber o papel de cada bloco: comparador, controlador, atuador, planta/processo e sensor.
- Conhecer a ideia de feedback e perturbação.
Passo 2
Antes de listar, bora ver a visão geral de uma malha de controle:
• A gente tem um valor desejado (setpoint) que entra num comparador.
• O comparador gera um erro , que vai pro controlador.
• O controlador manda um sinal pro atuador, este mexe na planta (processo).
• A planta responde com a saída .
• Um sensor mede e devolve uma parte (feedback) pro comparador.
É esse “fechar o loop” que torna o sistema capaz de corrigir erros automaticamente.
• A gente tem um valor desejado (setpoint) que entra num comparador.
• O comparador gera um erro
• O controlador manda um sinal pro atuador, este mexe na planta (processo).
• A planta responde com a saída
• Um sensor mede
É esse “fechar o loop” que torna o sistema capaz de corrigir erros automaticamente.
Passo 3
Referência (setpoint) e comparador
• Referência : o valor que a gente quer alcançar (por exemplo, temperatura de 50 °C).
• Comparador: faz
• Referência
• Comparador: faz
ou seja, calcula o erro entre o desejado e o que o sistema está fornecendo.
Passo 4
Controlador
• Recebe e gera um sinal de controle
.
• Pode ser proporcional §, integral (I), derivativo (D) ou combinação (PID).
• Exemplo PID em tempo contínuo:
• Recebe
• Pode ser proporcional §, integral (I), derivativo (D) ou combinação (PID).
• Exemplo PID em tempo contínuo:
• O controlador decide “como” reagir ao erro para reduzir
a zero.
Passo 5
Atuador
• Converte o sinal elétrico (ou digital) num efeito físico (força, válvula, motor).
• Exemplos: motor elétrico que gira um eixo, válvula que abre/fecha fluxo de fluido.
• Precisa ser rápido e preciso o suficiente para acompanhar o controlador.
• Converte o sinal elétrico (ou digital)
• Exemplos: motor elétrico que gira um eixo, válvula que abre/fecha fluxo de fluido.
• Precisa ser rápido e preciso o suficiente para acompanhar o controlador.
Passo 6
Planta (processo)
• É o sistema que você quer controlar (forno, motor, tanque de líquido).
• Tem dinâmica própria, representada por uma função de transferência .
• A resposta da planta a gera a saída
.
• É o sistema que você quer controlar (forno, motor, tanque de líquido).
• Tem dinâmica própria, representada por uma função de transferência
• A resposta da planta a
Passo 7
Sensor e caminho de feedback
• Sensor mede a saída real da planta.
• Pode ter função de transferência (às vezes igual a 1).
• Leva de volta ao comparador para recalcular o erro.
• Sensor mede a saída real
• Pode ter função de transferência
• Leva de volta ao comparador para recalcular o erro.
Passo 8
Perturbações e ruídos
• Perturbações são sinais externos que atrapalham a planta (ex.: variação de carga).
• Ruídos são erros de medição do sensor.
• O feedback ajuda a rejeitar perturbações porque o controlador compensa mudanças inesperadas.
• Perturbações são sinais externos que atrapalham a planta (ex.: variação de carga).
• Ruídos são erros de medição do sensor.
• O feedback ajuda a rejeitar perturbações porque o controlador compensa mudanças inesperadas.
Resposta
Resumo dos principais componentes de uma malha de controle:
- Comparador (gera o erro
) - Controlador (PID, define
) - Atuador (converte
em ação física) - Planta/processo (responde a
gerando ) - Sensor (mede
e devolve feedback) - Referência (setpoint,
) - Perturbações e ruídos (interferências que o feedback tenta corrigir)