Os sistemas de controle são usados para manter um ponto de ajuste ou saída desejada ajustando um sinal de entrada. Os sistemas de controle podem ser em malha aberta ou em malha fechada. Os sistemas de controle de malha aberta não têm um loop de realimentação e os sistemas de controle de malha fechada.
Neste artigo, explicarei o que são sistemas de controle, como funcionam e como são usados no dia a dia. Além disso, compartilharei algumas curiosidades sobre sistemas de controle que talvez você não conheça!
Neste artigo, vamos mostrar:
- Sistemas de controle - A arte de projetar e implementar
- Controle de malha aberta e malha fechada: a diferença entre autocorreção e saída fixa
- Sistemas de controle de feedback: levando o controle ao próximo nível
- Controle Lógico: Sistemas de Controle Simplificados e Eficazes
- Controle liga-desliga: o método mais simples para controlar a temperatura
- Controle linear: a arte de manter as saídas desejadas
- A Lógica Fuzzy: Um Sistema de Controle Dinâmico
- Conclusão
Sistemas de controle - A arte de projetar e implementar
Os sistemas de controle envolvem o processo de configuração e manutenção de uma saída específica ajustando o sinal de entrada. O objetivo é produzir uma saída correta e consistente, apesar de quaisquer alterações iniciais na entrada. O processo envolve uma série de etapas, incluindo as seguintes:
- Estágio de entrada: onde o sinal de entrada é recebido
- Estágio de processamento: onde o sinal é processado e analisado
- Estágio de saída: onde o sinal de saída é produzido
O papel dos sistemas de controle na produção
Os sistemas de controle desempenham um papel significativo na produção e distribuição em muitas indústrias. A tecnologia de automação é frequentemente usada para implementar esses sistemas, que podem ser altamente complexos e caros de construir. Os seguintes elementos são necessários para criar um excelente sistema de controle:
- Uma boa compreensão do sistema que está sendo controlado
- A capacidade de projetar e implementar o tipo correto de sistema de controle
- Um pacote de projetos e técnicas padrão que podem ser aplicados a situações particulares
As etapas envolvidas na criação de um sistema de controle
O processo de criação de um sistema de controle envolve as seguintes etapas:
- Projetar a estrutura do sistema: Isso envolve determinar o tipo de sistema de controle necessário e os componentes que serão incluídos
- Implementação do sistema: envolve a construção cuidadosa do sistema e a execução de testes para garantir que ele esteja funcionando corretamente
- Manutenção do sistema: envolve monitorar o desempenho do sistema ao longo do tempo e fazer as alterações necessárias para garantir que continue funcionando corretamente
Controle de malha aberta e malha fechada: a diferença entre autocorreção e saída fixa
Os sistemas de controle em malha aberta também são conhecidos como controles sem realimentação. Esses sistemas têm uma saída fixa que não é ajustada com base em nenhuma entrada ou feedback. A estrutura de um sistema de controle em malha aberta é típica e inclui uma entrada, um ponto de ajuste e uma saída. A entrada é o sinal que é usado para produzir a saída desejada. O ponto de ajuste é o valor alvo para a saída. A saída é o resultado da execução do processo.
Exemplos de sistemas de controle em malha aberta incluem:
- Uma torradeira: A alavanca é colocada na fase “on” e as bobinas são aquecidas a uma temperatura fixa. A torradeira fica aquecida até a hora marcada e a torrada salta.
- Um controle de cruzeiro em um veículo: Os controles são ajustados para manter uma velocidade fixa. O sistema não se ajusta com base em condições variáveis, como colinas ou vento.
Controle de circuito fechado: Autocorreção para saída consistente
Os sistemas de controle de malha fechada, também conhecidos como sistemas de controle de feedback, têm a capacidade de autocorreção para manter uma saída consistente. A diferença entre um sistema de malha aberta e um sistema de malha fechada é que o sistema de malha fechada tem a capacidade de se autocorrigir, enquanto o sistema de malha aberta não. A estrutura de um sistema de controle em malha fechada é semelhante à de um sistema em malha aberta, mas inclui uma malha de realimentação. O loop de feedback conduz da saída para a entrada, permitindo que o sistema monitore e ajuste continuamente com base nas condições variáveis.
Exemplos de sistemas de controle de malha fechada incluem:
- Controle de temperatura em uma sala: o sistema ajusta o aquecimento ou resfriamento com base na temperatura da sala para manter uma temperatura consistente.
- Controle de amplificação em um sistema de som: O sistema ajusta a amplificação com base na saída para manter um nível de som consistente.
Sistemas de controle de feedback: levando o controle ao próximo nível
Os sistemas de controle por feedback são um tipo de sistema de controle que usa a saída de um processo para controlar a entrada. Em outras palavras, o sistema recebe um sinal do processo que está sendo controlado e usa esse sinal para ajustar a entrada para atingir a saída desejada.
Diagramas e nomes associados a sistemas de controle de feedback
Existem vários diagramas e nomes associados a sistemas de controle de feedback, incluindo:
- Diagramas de blocos: Mostram os componentes do sistema de controle de realimentação e como eles estão conectados.
- Funções de transferência: descrevem a relação entre a entrada e a saída do sistema.
- Sistemas de malha fechada: são sistemas de controle de realimentação em que a saída é realimentada para a entrada para manter a saída desejada.
- Sistemas de malha aberta: são sistemas de controle de realimentação em que a saída não é realimentada para a entrada.
Controle Lógico: Sistemas de Controle Simplificados e Eficazes
O controle lógico é um tipo de sistema de controle que usa lógica booleana ou outras operações lógicas para tomar decisões e controlar processos. É um sistema de controle simplificado e eficaz amplamente utilizado em vários setores, incluindo produção, manufatura e engenharia elétrica.
Como funciona o controle lógico?
Os sistemas de controle lógico são projetados para lidar com uma variedade de entradas e produzir uma saída desejada. O método básico de operação é o seguinte:
- O sistema recebe um sinal de entrada, que geralmente está na forma de uma corrente elétrica.
- O sinal de entrada é então comparado a um valor ou ponto definido, que é armazenado no sistema.
- Se o sinal de entrada estiver correto, o sistema executará uma ação específica ou mudará para uma configuração específica.
- Se o sinal de entrada estiver incorreto, o sistema continuará recebendo entrada até que o valor correto seja alcançado.
Exemplos de Sistemas de Controle Lógico
Os sistemas de controle lógico são usados em uma ampla gama de aplicações, incluindo:
- Semáforos: Os semáforos usam o controle lógico para alternar entre os semáforos vermelho, amarelo e verde com base no fluxo do tráfego.
- Robôs industriais: os robôs industriais usam controle lógico para executar tarefas complexas, como soldagem, pintura e montagem.
- Máquinas de lavar automáticas: As máquinas de lavar automáticas usam controle lógico para alternar entre diferentes ciclos de lavagem e temperaturas com base na entrada do usuário.
Controle liga-desliga: o método mais simples para controlar a temperatura
O controle On-Off é historicamente implementado usando relés interconectados, temporizadores de came e interruptores que são construídos em uma sequência de escada. No entanto, com o avanço da tecnologia, o controle on-off agora pode ser realizado usando microcontroladores, controladores lógicos programáveis especializados e outros dispositivos eletrônicos.
Exemplos de Controle On-Off
Alguns exemplos de produtos que usam controle on-off incluem:
- Termostatos domésticos que ligam o aquecedor quando a temperatura ambiente cai abaixo da configuração desejada e desligam quando fica acima dela.
- Frigoríficos que ligam o compressor quando a temperatura no interior do frigorífico sobe acima da temperatura desejada e desligam quando desce abaixo dela.
- Máquinas de lavar que usam controle on-off para acionar diferentes operações sequenciais inter-relacionadas.
- Atuadores pneumáticos que usam controle on-off para manter um determinado nível de pressão.
Vantagens e Desvantagens do Controle On-Off
As vantagens do controle on-off incluem:
- É simples e barato de implementar.
- É fácil de entender e executar.
- Pode ser usado em diferentes tipos de máquinas e operações.
As desvantagens do controle on-off incluem:
- Produz mudanças bruscas no sistema, que podem causar efeitos negativos no produto ou processo que está sendo controlado.
- Pode não ser possível manter o ponto de ajuste desejado com precisão, especialmente em sistemas com grandes massas térmicas.
- Pode causar desgaste nos interruptores e relés elétricos, levando a substituições frequentes.
Controle linear: a arte de manter as saídas desejadas
A teoria de controle linear é baseada em vários princípios que governam como os sistemas de controle linear se comportam. Esses princípios incluem:
- O princípio de ignorar efeitos indesejáveis: Este princípio assume que quaisquer efeitos indesejáveis do sistema podem ser ignorados.
- O princípio da aditividade: Este princípio adere ao conceito de que a saída de um sistema linear é a soma das saídas produzidas por cada entrada atuando isoladamente.
- O princípio da superposição: Este princípio assume que a saída de um sistema linear é a soma das saídas produzidas por cada entrada agindo sozinha.
O Caso Não Linear
Se um sistema não aderir aos princípios de aditividade e homogeneidade, ele é considerado não linear. Nesse caso, a equação definidora é tipicamente um quadrado de termos. Os sistemas não lineares não se comportam da mesma maneira que os sistemas lineares e requerem diferentes métodos de controle.
A Lógica Fuzzy: Um Sistema de Controle Dinâmico
A lógica fuzzy é um tipo de sistema de controle que utiliza conjuntos fuzzy para converter um sinal de entrada em um sinal de saída. É uma estrutura matemática que analisa os valores de entrada analógica em termos de variáveis lógicas que assumem valores contínuos entre 0 e 1. A lógica fuzzy é um sistema de controle dinâmico que pode lidar com mudanças no sinal de entrada e ajustar o sinal de saída de acordo.
Exemplos de lógica difusa em ação
A lógica difusa é usada em muitos campos para executar uma ampla gama de tarefas de controle. aqui estão alguns exemplos:
- Tratamento de água: A lógica fuzzy é usada para controlar o fluxo de água através de uma estação de tratamento. O sistema ajusta a vazão com base no estado atual da água e na qualidade de saída desejada.
- Sistemas HVAC: A lógica difusa é usada para controlar a temperatura e a umidade em um edifício. O sistema ajusta a temperatura e a umidade com base no estado atual do edifício e no nível de conforto desejado.
- Controle de tráfego: A lógica difusa é usada para controlar o fluxo de tráfego em uma interseção. O sistema ajusta o tempo dos semáforos com base nas condições de tráfego atuais.
Conclusão
Portanto, os sistemas de controle são usados para controlar processos em muitos setores e envolvem o projeto, a implementação e a manutenção de um sistema que mantém uma saída consistente apesar das alterações na entrada.
Você não pode errar com um sistema de controle, então não tenha medo de usar um em seu próximo projeto! Então, vá em frente e controle seu mundo!
Sou Joost Nusselder, fundador da Tools Doctor, profissional de marketing de conteúdo e pai. Adoro experimentar novos equipamentos e, junto com minha equipe, crio artigos de blog aprofundados desde 2016 para ajudar os leitores fiéis com ferramentas e dicas de criação.
