Projetos, Simulações e Experiências de Laboratório em Sistemas de Controle

Este livro se propõe a ocupar um espaço pertinente na formação dos alunos de vários cursos de Engenharia. Conceitos fundamentais sobre Sistemas de Controle são essenciais para o entendimento adequado de tópicos relacionados com análises de estabilidade, sintonia de malhas de controle e especificações de controladores de processos. Neste aspecto, o livro é endereçado a alunos de graduação que entram em contato com o tema pela primeira vez e alunos de pós graduação que necessitam de uma revisão de temas relacionados com a área em questão.

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    “Profissionais do setor hão de concordar que as áreas de Refrigeração e Conforto Ambiental são extremamente carentes de livros. Creio que a proposta de ‘Refrigeração e Climatização para Técnicos e Engenheiros’ não é ser um livro texto, mas uma fonte de consulta para estudantes e profissionais. Durante a leitura desta obra me deparei com respostas para algumas das freqüentes perguntas de meus alunos de graduação em ‘Ar Condicionado e Refrigeração’ do curso de Engenharia Mecânica da UFPE.” “Creio que ‘Refrigeração e Climatização’ fará parte da bibliografia complementar de disciplinas da área de refrigeração e conforto ambiental, de cursos técnicos e de Engenharia, sendo uma importante fonte de consulta.” Ana Rosa Mendes Primo, PhD Coordenadora do PPGEM/UFPE ... Ler mais +

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  • Descrição
    Projetos, Simulações e Experiências de Laboratório em Sistemas de Controle

    Este livro se propõe a ocupar um espaço pertinente na formação dos alunos de vários cursos de Engenharia. Conceitos fundamentais sobre Sistemas de Controle são essenciais para o entendimento adequado de tópicos relacionados com análises de estabilidade, sintonia de malhas de controle e especificações de controladores de processos. Neste aspecto, o livro é endereçado a alunos de graduação que entram em contato com o tema pela primeira vez e alunos de pós graduação que necessitam de uma revisão de temas relacionados com a área em questão. Os autores buscaram uma abordagem pedagógica e de fácil compreensão. Procurou-se englobar em único texto assuntos geralmente disponíveis em livros diversos na literatura técnica. São abordados no texto temas diversos como: revisão de conceitos básicos (modelagem de sistemas dinâmicos, equações diferenciais, transformadas de Laplace, variáveis de estado, etc.) critérios de estabilidade funções básicas de controladores de processos métodos de sintonia retroação de estados estimadores de estados e sistemas de controle ótimo. Quanto ao uso de pacotes computacionais, o livro emprega programas com ferramentas úteis à área estudada, como o Matlab, largamente empregado em livros acadêmicos recentes o Scilab de acesso gratuito e ainda pouco explorado e o Labview com aplicativos apropriados a aplicações de aquisição de dados, supervisão e desenvolvimento e testes de algoritmos de controle. Modelar, analisar e compensar um processo dinâmico a determinadas condições, constitui o núcleo de boa parte dos estudos da área da Engenharia conhecida como Sistemas de Controle. As motivações dos estudos dos conceitos apresentados neste livro podem ser diversas. Um profissional certamente precisará destes conceitos quando lidar com análises de estabilidade de sistemas de controle de processos, por exemplo, ou então quando for sintonizar um malha de controle específica de um sistema elétrico de potência, de um processo químico, de um sistema térmico, etc. A operação adequada de uma malha de controle implica em uma melhor qualidade do produto originado do processo correspondente, um menor consumo de energia do sistema e menores fadigas nos dispositivos, equipamentos ou processos associados.
  • Sobre o Autor
  • Especificação

    Características

    Tipo de LivroLivro Físico

    Especificações

    Informações TécnicasSumário

    Apresentação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V
    Prefácio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII
    CAPÍTULO 1
    Introdução Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
    1.1 FUNDAMENTOS HISTÓRICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
    1.2 DEFINIÇÕES BÁSICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
    1.3 REFERÊNCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
    CAPÍTULO 2
    Revisões de Conceitos . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
    2.1 NÚMEROS E VARIÁVEIS COMPLEXAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
    2.2 EQUAÇÕES DIFERENCIAIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
    2.3 VARIÁVEIS E EQUAÇÕES DE ESTADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
    2.4 ÁLGEBRA LINEAR – MATRIZES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
    2.4.1 Autovalores e Autovetores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
    2.4.2 Determinante de uma Matriz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
    2.4.3 Obtenção de Autovalores por Meio de Pacotes Computacionais. . . 21
    2.5 TRANSFORMADA DE LAPLACE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
    2.6 RESPOSTAS TÍPICAS DE MODELOS DE SISTEMAS. . . . . . . . . . . . . . . . 29
    2.7 MODELAGEM DE SISTEMAS DINÂMICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
    2.8 EXERCÍCIOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
    2.9 REFERÊNCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
    X h PROJETOS, SIMULAÇÕES E EXPERIÊNCIAS DE LABORATÓRIO EM SISTEMAS DE CONTROLE
    CAPÍTULO 3
    Funções Típicas de Controladores e suas
    Ações em Malhas de Controle . . . . . . . . . . . . 43
    3.1 ESTRUTURAS E FUNÇÕES TÍPICAS DE CONTROLADORES/
    COMPENSADORES BÁSICOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
    3.2 CONSIDERAÇÕES SOBRE FUNÇÕES DE ATUADORES E
    TRANSDUTORES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
    3.3 AÇÕES DAS FUNÇÕES TÍPICAS DE CONTROLADORES EM
    MALHAS DE CONTROLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
    3.4 APLICAÇÃO DO ALGORITMO DE ROUTH-HURWITZ PARA
    A ANÁLISE DE ESTABILIDADE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
    3.5 TÉCNICA EMPÍRICA DE ZIEGLER-NICHOLS PARA A SINTONIA
    DE MALHAS DE CONTROLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
    3.6 PROPOSIÇÕES PARA AULAS PRÁTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
    3.7 EXERCÍCIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
    3.8 REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
    CAPÍTULO 4
    Resposta em Frequência . . . . . . . . . . . . . . . . 77
    4.1 DIAGRAMAS DE BODE DE FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIA
    BÁSICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
    4.1.1 Ganho k. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
    4.1.2 Zero e Polo na Origem (jw)
    ±1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
    4.1.3 Zero e Polo Fora da Origem (jwt + 1)±1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
    4.1.4 Funções de Segunda Ordem ((jw/wn)
    2
    + j2 w/wn + 1)±1. . . . . . . . . 88
    4.2 CONSTRUÇÃO DE DIAGRAMA DE BODE A PARTIR DE UMA
    FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
    4.3 OBTENÇÕES DE FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIA VIA
    RESPOSTAS EM FREQUÊNCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
    4.4 ANÁLISE DE ESTABILIDADE POR DIAGRAMA DE BODE. . . . . . . . . . 98
    4.5 CRITÉRIO DE ESTABILIDADE DE NYQUIST. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
    SUMÁRIO h XI
    4.6 MÉTODOS DE COMPENSAÇÃO POR RESPOSTA EM
    FREQUÊNCIA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
    4.7 PROPOSIÇÕES PARA AULAS PRÁTICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
    4.8 EXERCÍCIOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
    4.9 REFERÊNCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
    CAPÍTULO 5
    Método do Lugar das Raízes . . . . . . . . . . . . 139
    5.1 DEFINIÇÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
    5.2 ALGUNS DETALHES CONSTRUTIVOS SOBRE O LUGAR DAS
    RAÍZES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
    5.3 CONDIÇÕES PARA QUE UM PONTO PERTENÇA AO LUGAR
    DAS RAÍZES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
    5.4 COMPENSAÇÃO POR TÉCNICAS DO LUGAR DAS RAÍZES. . . . . . . 151
    5.5 PROJETO ANALÍTICO DE REGULADORES DE AVANÇO/
    ATRASO DE FASE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
    5.6 PROJETO ANALÍTICO DE REGULADORES PID. . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
    5.7 PROPOSIÇÕES PARA AULAS PRÁTICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
    5.8 EXERCÍCIOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
    5.9 REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
    CAPÍTULO 6
    Sistemas de Controle por Retroação de
    Estados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
    6.1 INTRODUÇÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
    6.2 REPRESENTAÇÃO DE SISTEMAS POR ESPAÇO DE ESTADO. . . . . . 169
    6.3 CONTROLABILIDADE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
    6.4 OBSERVABILIDADE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
    6.5 CONCEITUAÇÃO DE RETROAÇÃO DE ESTADOS. . . . . . . . . . . . . . . . 178
    6.6 ALOCAÇÃO DE POLOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
    XII h PROJETOS, SIMULAÇÕES E EXPERIÊNCIAS DE LABORATÓRIO EM SISTEMAS DE CONTROLE
    6.7 OBSERVADORES DE ESTADO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
    6.8 INTRODUÇÃO AOS SISTEMAS DE CONTROLE ÓTIMO. . . . . . . . . . 198
    6.9 PROPOSIÇÕES PARA AULAS PRÁTICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
    6.10 EXERCÍCIOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
    6.11 REFERÊNCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
    CAPÍTULO 7
    Compensação Feedforward. Malhas em
    Cascata. Técnica SVD. LMI . . . . . . . . . . . . . 215
    7.1 COMPENSAÇÃO FEEDFORWARD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
    7.2 MALHAS DE CONTROLE EM CASCATA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
    7.3 TÉCNICA DE COMPENSAÇÃO VIA SVD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
    7.4 CÁLCULO DE GANHOS DE RETROAÇÃO DE ESTADOS COM
    TÉCNICAS DE LMI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
    7.5 OUTRAS TÉCNICAS DE CONTROLE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
    7.6 PROPOSIÇÕES PARA AULAS PRÁTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
    7.7 EXERCÍCIOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
    7.8 REFERÊNCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
    Índice Alfabético-Remissivo . . . . . . . . . . . . . 237

    Informações Técnicas

    Nº de páginas:242
    Origem:Nacional
    Editora:Interciência
    Idioma:Português
    Edição:
    Ano:2014
    ISBN:9788571933491
    Encadernação:Brochura
    Autor:Isaías Lima, Carlos Alberto M. Pinheiro, Paulo C. Rosa, Antonio Carlos Zambroni de Souza
  • Informações

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