Agora que já examinamos a sequência de análise e de projeto, vamos examinar o uso do computador como uma ferramenta computacional nesta sequência. O computador desempenha um papel importante no projeto dos sistemas de controle modernos. No passado, o projeto de sistemas de controle era trabalhoso. Muitas das ferramentas que utilizamos hoje eram aplicadas através de cálculos manuais, ou, na melhor das hipóteses, utilizando o auxílio de ferramentas gráficas de plástico. O processo era lento, e os resultados nem sempre exatos. Computadores centrais de grande porte eram então utilizados para simular os projetos.
Atualmente somos afortunados por termos computadores e programas que eliminam o trabalho pesado da tarefa. Nos nossos próprios computadores de mesa, podemos realizar a análise, o projeto e a simulação com um único programa. Com a capacidade de simular um projeto rapidamente, podemos facilmente realizar alterações e testar imediatamente um novo projeto. Podemos brincar de “o que aconteceria se ...” e tentar soluções alternativas para verificar se elas produzem resultados melhores, como uma sensibilidade reduzida à variação de parâmetros. Podemos incluir não linearidades e outros efeitos, e testar a exatidão dos nossos modelos.
MATLAB
O computador é parte integrante do projeto de sistemas de controle modernos, e muitas ferramentas computacionais estão disponíveis para o seu uso. Neste livro utilizamos o MATLAB e o MATLAB Control System Toolbox, que expande o MATLAB, para incluir comandos específicos de sistemas de controle. Além disso, são apresentados diversos recursos adicionais do MATLAB que dão mais funcionalidades ao MATLAB e ao Control System Toolbox. Estão incluídos: (1) o Simulink, que utiliza uma interface gráfica de usuário (GUI — graphical user interface); (2) o LTI Viewer, o qual permite que medidas sejam feitas diretamente das curvas de resposta no domínio do tempo e no domínio da frequência; (3) a SISO Design Tool, uma ferramenta de análise e de projeto prática e intuitiva; e (4) o Symbolic Math Toolbox, que poupa trabalho ao fazer cálculos simbólicos requeridos na análise e no projeto de sistemas de controle. Alguns desses recursos podem necessitar de programas adicionais, disponibilizados pela The Math Works, Inc.
O MATLAB é apresentado como um método alternativo para a solução de problemas de sistemas de controle. Você é encorajado a resolver os problemas primeiro manualmente e então através do MATLAB, de modo que a compreensão não seja perdida pelo uso mecanizado de programas de computador. Para tanto, muitos exemplos ao longo do livro são resolvidos manualmente, seguidos por uma sugestão de uso do MATLAB.
Como um incentivo para começar a usar o MATLAB, instruções de programa simples que você pode tentar são sugeridas ao longo dos capítulos, em locais apropriados. Ao longo do livro, vários ícones aparecem nas margens para identificar referências ao MATLAB que direcionam você ao programa apropriado no apêndice adequado e informam o que você irá aprender.
Problemas de fim de capítulo escolhidos e Desafios do Estudo de Caso a serem resolvidos utilizando o MATLAB também são identificados com ícones apropriados. A lista a seguir discrimina os componentes específicos do MATLAB utilizados neste livro, o ícone utilizado para identificar cada um deles e o apêndice no qual uma descrição pode ser encontrada:
Tutoriais e código do MATLAB/Control System Toolbox são
encontrados no Apêndice B e são identificados no texto com o ícone MATLAB mostrado na margem.
Tutoriais e diagramas do Simulink são encontrados no Apêndice C e são identificados no texto com o ícone Simulink mostrado na margem.
Ferramentas, tutoriais e exemplos MATLAB GUI estão no Apêndice E no site da LTC Editora e são identificados no texto com o ícone Ferramenta Gui mostrado na margem. Essas ferramentas consistem no LTI Viewer e na SISO Design Tool.
Tutoriais e códigos da Symbolic Math Toolbox são encontrados no Apêndice F no site da LTC Editora e são identificados no texto com o ícone Symbolic Math mostrado na margem.
O código MATLAB em si não é específico de uma plataforma. O mesmo código pode ser executado em computadores pessoais e estações de trabalho que suportam o MATLAB. Embora existam diferenças na instalação e no gerenciamento de arquivos do MATLAB, elas não são abordadas neste livro. Além disso, existem muito mais comandos no MATLAB e nas MATLAB
toolboxes que os cobertos nos apêndices. Por favor, explore as bibliografias ao final dos
apêndices apropriados para descobrir mais sobre o gerenciamento de arquivos do MATLAB e sobre instruções MATLAB que não são cobertas neste livro.
LabVIEW
O LabVIEW é um ambiente de programação apresentado como uma alternativa ao MATLAB. Esta alternativa gráfica produz painéis frontais de instrumentos virtuais no seu computador que são reproduções pictóricas de instrumentos, como geradores de sinais ou osciloscópios. Por trás dos
painéis frontais estão diagramas de blocos. Os blocos contêm código subjacente para os controles e indicadores no painel frontal. Assim, um conhecimento de codificação não é necessário. Além disso, os parâmetros podem ser facilmente passados ou visualizados a partir do painel frontal.
Um tutorial do LabVIEW está no Apêndice D e todo o material referente ao LabVIEW é identificado como o ícone LabVIEW mostrado na margem.
Você é encorajado a utilizar auxílios computacionais ao longo deste livro. Aqueles que não utilizam MATLAB ou LabVIEW devem consultar o Apêndice H no site da LTC Editora para uma discussão sobre outras alternativas. Agora que fizemos uma introdução aos sistemas de controle e estabelecemos uma necessidade de auxílios computacionais para realizar a análise e o projeto, concluímos com uma discussão sobre a carreira de engenheiro de sistemas de controle e contemplamos as oportunidades e desafios que o esperam.