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Controlo de Sistemas Compensadores de atraso

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Academic year: 2021

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(1)

Controlo de Sistemas

Compensadores de atraso

(2)

• Projeto de compensadores de avanço

– Projeto baseado na resposta em frequência

– Projeto baseado no LGR

(3)

• Compensadores de atraso

– Projeto baseado na resposta em frequência

– Projeto baseado no LGR

• Resumo de compensadores e seu projeto

– Família dos PID

– Avanço

– Atraso

(4)

Objectivos do compensador de atraso:

1. Melhorar a resposta estacionária

do anel fechado:

– Melhorar precisão do anel fechado, i.e., aumentar os

coeficientes de erro estacionário (posição, velocidade, ou

aceleração)

2. Manter a resposta transiente

do anel fechado:

– Não alterar significativamente a localização dos polos

dominantes do sistema não compensado

– Não alterar significativamente as Margens de Ganho e de

Fase do sistema não compensado

(5)

Considere que um sistema não compensado (em anel fechado, sem um

controlador específico, i.e., 𝐺𝑐 𝑠 = 1) apresenta as seguintes

caraterísticas

Compensadores de atraso:

objetivos

(6)

O sistema com compensador apresenta as seguintes caraterísticas

Compensadores de atraso:

objetivos

Que estrutura deverá ter 𝐺𝑐(𝑠)?

(7)

• Seja o sistema de controlo por realimentação, com 𝐾 = 1 e 𝐾1 > 0:

• Qual a forma mais simples de aumentar a precisão do anel de controlo?

➢ Aumentando o ganho 𝐾 para 𝐾 = 𝐾2 > 1

(8)

Exemplo

Resposta ao degrau unitário do anel fechado para 𝐾 = 1 Resposta ao degrau unitário do anel fechado para 𝐾 = 𝐾2 > 1

(9)

• Erro estacionário de posição 𝑒𝑠𝑠 = 1 1+𝐾𝑝 – com controlador, 𝐾 = 1: 𝐾𝑝 = lim 𝑠→0𝐺𝑐 𝑠 𝐺𝑝 𝑠 = lim𝑠→0 1 ∗ 𝐾1 𝑇𝑠 + 1 2 = 𝐾1 – com controlador, 𝐾 = 𝐾2 > 1: 𝐾𝑝 = lim 𝑠→0𝐺𝑐 𝑠 𝐺𝑝 𝑠 = lim𝑠→0 𝐾2 ∗ 𝐾1 𝑇𝑠 + 1 2 = 𝐾2𝐾1

• A precisão do anel de controlo melhorou

𝑒𝑠𝑠𝐾=1 = 1

1 + 𝐾1 ≫ 𝑒𝑠𝑠

𝐾>1 = 1

1 + 𝐾2𝐾1

mas à custa da diminuição da margem de fase do sistema:

(10)

Exemplo

Resposta em frequência do anel aberto para 𝐾 = 1

Resposta em frequência do anel aberto para

(11)

• A FT do compensador de atraso

𝐺

𝑐

𝑠 =

𝑠 + 𝑎

𝑠 +

𝛼𝑎

, 𝛼 > 1, 𝑎 > 0

– Tem

ganho 𝜶

, permitindo alterar a precisão do sistema

não compensado

– Tem o

zero à esquerda do polo

, introduzindo um ganho e

uma fase negativos, diminuindo as Margens de Ganho e

de Fase relativamente ao sistema não compensado

• Nota: quanto maior 𝛼, maior o afastamento relativo entre o

polo e o zero

(12)

Compensadores de atraso

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝛼𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0 20 log10 𝐺𝑐(𝑗𝜔) ≤ 0 𝜙𝑐 = arg[𝐺𝑐(𝑗𝜔)] 𝑎 ≤ 0

(13)

Compensadores de atraso

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎

𝑠 + 𝛼𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0

• Frequência central ou mínima (curva de fase): d𝜙𝑐 d𝜔 = 0 ⇒ ω𝑐𝑡𝑟 = 𝑎 𝛼 • Na curva de magnitude: 20 log10 𝐺𝑐(𝑗ω𝑐𝑡𝑟) = 20 log10 𝛼 • Na curva de fase: 1

(14)

Compensadores de atraso

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝑎𝛼 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0 equivalente a: 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 1 𝑇 𝑠 + 𝛽𝑇1 , 𝛽 > 1 com 𝛼 = 𝛽, 𝑎 = 1

(15)

Comp. avanço vs. Comp. atraso

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝑎𝛼 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0 𝐺𝑐 𝑠 = 𝛼𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0 Permite alterar o erro estacionário do sistema compensado Não altera o erro

estacionário do sistema compensado 0 dB Gama de frequências para o projeto do controlador para manter MF Gama de frequências para o projeto do controlador para aumentar MF

(16)

• Seja o sistema de controlo por realimentação, agora com 𝐺𝑐(𝑠) um compensador de atraso:

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎

𝑠 + 𝛼𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0

• Como sintonizar o pico mínimo de fase, por forma a não diminuir a Margem de Fase (manter caraterísticas da resposta transiente)?

• Como garantir a precisão necessária (aumento do coeficiente de erro estacionário)?

(17)

Exemplo

• Resposta em frequência do sistema não compensado • Resposta em frequência do compensador de atraso • Resposta em frequência do sistema compensado

(18)

• A margem de fase manteve-se, MF2 ≈ MF1, mas o coeficiente de erro estacionário aumentou:

– Sistema não compensado

𝐾𝑝 = lim s→0 𝐾1 𝑇𝑠 + 1 2 = 𝐾1 – Sistema compensado 𝐾𝑝 = lim s→0 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝛼𝑎 𝐾1 𝑇𝑠 + 1 2 = 𝛼𝐾1

• A precisão melhorou (erro estacionário de posição diminuiu): 𝑒𝑠𝑠n.comp. = 1 1 + 𝐾1 ≫ 𝑒𝑠𝑠 comp. = 1 1 + 𝛼𝐾1

Exemplo

(19)

• O projeto de compensadores de atraso refere-se à determinação

dos parâmetros 𝛼 > 1 e 𝑎 > 0 de 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠+𝑎

𝑠+𝑎

𝛼

, de modo a satisfazer as especificações dadas para o anel fechado

• Dependendo das especificações, o projeto pode ser baseado – Na resposta em frequência

– No LGR

Compensadores de atraso:

Projeto

(20)

Procedimento:

1. Calcular o valor do coeficiente de erro estacionário do sistema não compensado:

Sistema tipo 0: 𝐾𝑝𝑝 = lim

𝑠→0 𝐺𝑝(𝑠)

Sistema tipo 1: 𝐾𝑣𝑝 = lim

𝑠→0 𝑠𝐺𝑝(𝑠)

Sistema tipo 2: 𝐾𝑎𝑝 = lim

𝑠→0 𝑠 2𝐺

𝑝(𝑠)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência

(21)

Procedimento:

2. Determinar o aumento de ganho 𝐾 necessário introduzir na função de transferência do anel aberto:

Sistema tipo 0: 𝐾 = 𝐾𝑝 𝑑 𝐾𝑝𝑝 Sistema tipo 1: 𝐾 = 𝐾𝑣𝑑 𝐾𝑣𝑝 Sistema tipo 2: 𝐾 = 𝐾𝑎𝑑 𝐾𝑎𝑝

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência

(22)

Procedimento:

3. Determinar o valor do parâmetro 𝛼 do

compensador de atraso que garante o valor desejado para o coeficiente de erro estacionário:

20log10 𝛼 = 20 log10(𝐾)

𝛼 = 𝐾

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência

Permite alterar o erro estacionário do sistema

(23)

Procedimento:

4. Determinar o valor de 𝑎

(zero do compensador) por forma a estar

suficientemente abaixo da frequência de cruzamento de ganho do sistema não

compensado, 𝜔𝑐𝑔:

Sistema tipo 0: 𝑎 = 𝜔𝑐𝑔

10

Sistema tipo 1: 𝑎 = 𝜔𝑐𝑔

20

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência

𝑎 Τ 𝑎 𝛼 Gama de frequências para o projeto do controlador para manter MF

(24)

Procedimento:

5. Caso as especificações de desempenho não sejam satisfatórias, voltar ao ponto 4. actualizando o parâmetro 𝑎. Caso contrário terminar o projecto

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência

(25)

Projectar um compensador de atraso para o sistema

por forma a garantir as seguintes especificações de desempenho:

• Coeficiente de erro estacionário de posição, 𝐾𝑝 = 50

• Margens de estabilidade aproximadamente idênticas às do

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(26)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência

(Exemplo)

(27)

Análise do sistema não compensado

• através da sua resposta ao degrau 𝐾𝑝 = lim 𝑠→0 𝐺𝑝 𝑠 = lim 𝑠→0 25 (𝑠 + 1)(𝑠 + 5) = 5

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(28)

Análise do sistema não compensado • através da resposta em frequência do processo 𝐺𝑝 𝑠 = 25 (𝑠 + 1)(𝑠 + 5)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(29)

Projeto do compensador

1. Calcular o valor do coeficiente de erro

estacionário do sistema não compensado: 𝐾𝑝𝑝 = lim 𝑠→0 𝐺𝑝 𝑠 = 5 2. Determinar o aumento de ganho 𝐾 necessário introduzir na função de

transferência do anel aberto:

𝐾 = 𝐾𝑝

𝑑

= 50 = 10

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(30)

Projeto do compensador

3. Determinar o valor do parâmetro 𝛼 do

compensador de atraso que garante o valor desejado para o coeficiente de erro estacionário:

20log10 𝛼 = 20 log10(𝐾)

𝛼 = 𝐾 = 10

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(31)

Projeto do compensador

4. Determinar o valor de 𝑎

(zero do compensador) por forma a estar

suficientemente abaixo da frequência de cruzamento de ganho do sistema não

compensado, 𝜔𝑐𝑔: 𝑎 = 𝜔𝑐𝑔

10

Do gráfico, 𝜔𝑐𝑔 = 3.9 rad/s,

e portanto

3.9

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(32)

Projeto do compensador

Obtem-se o compensador de atraso

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 0.39

𝑠 + 0.039 adicionando ao anel aberto • Um zero em -0.39 rad/s • Um polo em -0.039 rad/s • Que resposta esperar deste

sistema?

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(33)

Projeto do compensador

5. Verificar se desempenho do sistema compensado satisfaz especificações

Coeficiente de erro estacionário de posição:

𝐾𝑝 = lim 𝐺𝑐(𝑠)𝐺𝑝 𝑠 = lim 𝑠 𝑠+0.39 25 = 50 

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(34)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

do sistema não compensado do sistema compensado

(35)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

do processo do processo e compensador

(36)

• Polos do sistema não

compensado (resíduo: 2.73) −3.0 ± 4.58𝑗

polos desejados

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

• Embora a margem de fase tenha diminuído ligeiramente, o

(37)

• Polos do sistema compensado: −2.84 ± 4.49𝑗

polos dominantes

(resíduo: 2.78)

−0.35 (resíduo: 0.036)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

• Embora a margem de fase tenha diminuído ligeiramente, o

comportamento transitório não sofreu alterações significativas:

(38)

NOTAS:

– quanto menor o valor do parâmetro 𝑎, menor será a redução na margem de fase do sistema compensado

– embora com resíduo baixo, um polo próximo do eixo imaginário, −𝑎/𝛼, resulta num aumento do tempo de estabelecimento da resposta do sistema

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado na resposta em frequência (Exemplo)

(39)

• O projeto de compensadores de atraso refere-se à determinação

dos parâmetros 𝛼 > 1 e 𝑎 > 0 de 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠+𝑎

𝑠+𝑎

𝛼

, de modo a satisfazer as especificações dadas para o anel fechado

• Dependendo das especificações, o projeto pode ser baseado

– Na resposta em frequência 

Compensadores de atraso:

Projeto

(40)

• Seja o sistema de controlo por realimentação, agora com 𝐺𝑐(𝑠) um compensador de atraso:

𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎

𝑠 + 𝛼𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0

• Que impacto tem a colocação do controlador de atraso no LGR do sistema?

(41)

Exemplo

LGR do sistema compensado LGR do sistema não compensado

(42)

Exemplo

Resposta ao degrau do sistema compensado

Resposta ao degrau do sistema não compensado

(43)

• Os polos dominantes do sistema mantêm-se sensivelmente nas mesmas posições com a introdução do compensador de atraso,

originando regimes transitórios semelhantes

• A precisão do anel fechado melhorou:

𝑒𝑠𝑠degrau = 1

1 + 𝐾𝑝

Sistema não compensado: 𝐾𝑝 = lim

𝑠→0

𝐾1

𝑇𝑠+1 2 = 𝐾1

Sistema compensado: 𝐾𝑝 = lim

𝑠→0 𝑠+𝑎 𝑠+𝑎 𝛼 𝐾1 𝑇𝑠+1 2 = 𝛼𝐾1 𝑒n.comp. = 1 ≫ 𝑒comp. = 1

Exemplo

(44)

Procedimento:

1. Determinar a localização dos polos dominantes do sistema não

compensado (polos desejados): 𝑠𝑑

2. Calcular o valor do coeficiente de erro estacionário do sistema não compensado:

Sistema tipo 0: 𝐾𝑝𝑝 = lim

𝑠→0 𝐺𝑝(𝑠)

Sistema tipo 1: 𝐾𝑣𝑝 = lim

𝑠→0 𝑠𝐺𝑝(𝑠)

Sistema tipo 2: 𝐾𝑎𝑝 = lim

𝑠→0 𝑠 2𝐺

𝑝(𝑠)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR

(45)

Procedimento:

3. Determinar o aumento de ganho 𝐾 necessário introduzir na função de transferência do anel aberto:

Sistema tipo 0: 𝐾 = 𝐾𝑝 𝑑 𝐾𝑝𝑝 Sistema tipo 1: 𝐾 = 𝐾𝑣𝑑 𝐾𝑣𝑝 Sistema tipo 2: 𝐾 = 𝐾𝑎𝑑 𝐾𝑎𝑝

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR

(46)

Procedimento:

4. Determinar o valor do parâmetro 𝛼 do compensador de atraso que garante o valor desejado para o coeficiente de erro

estacionário: lim 𝑠→0 𝐺𝑐 𝑠 = lim𝑠→0 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝛼𝑎 = 𝐾 𝛼 = 𝐾

5. Determinar o valor do parâmetro 𝑎 através da condição de módulo aplicada ao sistema compensado numa localização próxima dos polos desejados determinados no ponto 1.:

𝐺𝑐 𝑠𝑑′ 𝐺𝑝 𝑠𝑑′ = 1 onde 𝑠𝑑′ ≈ 𝑠𝑑

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR

(47)

• Porque razão é impossível garantir a mesma localização dos polos

dominantes do sistema não compensado, 𝑠𝑑, para o sistema

compensado, escolhendo-se por isso polos próximos, 𝑠𝑑′ ?

• Seja o sistema não compensado:

• Para os pólos dominantes do anel fechado, 𝑠𝑑

ቐ 𝐺𝑝(𝑠𝑑) = 1, condição de módulo

arg 𝐺 (𝑠 ) = −180° , condição de argumento

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR

(48)

• Porque razão é impossível garantir a mesma localização dos polos

dominantes do sistema não compensado, 𝑠𝑑, para o sistema

compensado, escolhendo-se por isso polos próximos, 𝑠𝑑′ ?

• Seja o sistema compensado:

• 𝑠𝑑 será um polos da FT do anel fechado se e só se:

ቐ 𝐺𝑐(𝑠𝑑)𝐺𝑝(𝑠𝑑) = 1, condição de módulo

arg 𝐺𝑐(𝑠𝑑)𝐺𝑝(𝑠𝑑) = −180° , condição de argumento

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR

(49)

൝ 𝐺𝑐(𝑠𝑑) |𝐺𝑝(𝑠𝑑)| = 1 arg 𝐺𝑐(𝑠𝑑) + arg 𝐺𝑝(𝑠𝑑) = −180° |𝐺𝑐(𝑠𝑑)| 𝐺𝑝(𝑠𝑑) 1 = 1 arg 𝐺𝑐(𝑠𝑑) + arg 𝐺𝑝(𝑠𝑑) −180° = −180° ቊ|𝐺𝑐(𝑠𝑑)| = 1 arg 𝐺𝑐(𝑠𝑑) = 0° ቐ |𝐺𝑐(𝑠𝑑)| = 1

arg 𝐺𝑐(𝑠𝑑) = arg 𝑠𝑑 + 𝑎 − arg 𝑠𝑑 + 𝑎

𝛼 = 0°

𝑠+𝑎

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR

𝑠𝑑 −𝑎 𝛼 −𝑎 arg 𝑠𝑑 + 𝑎 arg 𝑠𝑑 + 𝑎 𝛼 𝐺𝑐 𝑠𝑑 = 𝑠𝑑 + 𝑎 𝑠𝑑 + 𝛼𝑎

(50)

Projectar um compensador de atraso para o sistema

por forma a garantir as seguintes especificações de desempenho:

• Coeficiente de erro estacionário de velocidade, 𝐾𝑣 = 5

• Não alterar significativamente a localização dos polos dominantes do sistema não compensado

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(51)

Coeficiente de erro estático de velocidade: 𝐾𝑣 = lim 𝑠→0 𝑠𝐺𝑝 𝑠 = lim 𝑠→0𝑠 1.06 𝑠(𝑠 + 1)(𝑠 + 2) = 0.53

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(52)

Polos do sistema não compensado: 1 + 𝑘𝐺𝑝 𝑠 = 0, 𝐾 = 1 𝑠 𝑠 + 1 𝑠 + 2 + 1.06 = 0 𝑠 = −2.34 𝑠𝑑 = −0.33 ± 𝑗0.59 polos dominantes

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(53)

Projeto do compensador

1. Determinar a localização dos polos dominantes do sistema não compensado

𝑠𝑑 = −0.33 ± 𝑗0.59

2. Calcular o valor do coeficiente de erro estático do sistema não compensado

𝐾𝑣𝑝 = 0.53

3. Determinar o aumento de ganho 𝐾 por forma a garantir a precisão desejada, 𝐾𝑣𝑑 = 5

𝐾 = 𝐾𝑣

𝑑

𝑝 = 9.43

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(54)

Projeto do compensador

4. Determinar o valor do parâmetro 𝛼 do compensador de atraso que garante o valor desejado para o coeficiente de erro estacionário:

lim

𝑠→0 𝐺𝑐 𝑠 = lim𝑠→0

𝑠 + 𝑎

𝑠 + 𝛼𝑎 = 𝐾

𝛼 = 𝐾 = 9.43

5. Determinar o valor do parâmetro 𝑎 através da condição de módulo aplicada ao sistema compensado numa localização próxima dos polos desejados determinados no ponto 1.:

𝐺𝑐 𝑠𝑑′ 𝐺𝑝 𝑠𝑑′ = 1 onde 𝑠𝑑′ ≈ 𝑠𝑑

𝑠𝑑′ + 𝑎 𝑠𝑑′ + 9.43𝑎

1.06

𝑠𝑑′ 𝑠𝑑′ + 1 𝑠𝑑′ + 2 = 1

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(55)

Projeto do compensador

• Encontrar a melhor solução de 𝑎 tal que 𝑠𝑑′ + 𝑎 𝑠𝑑′ + 9.43𝑎 1.06 𝑠𝑑′ 𝑠𝑑′ + 1 𝑠𝑑′ + 2 = 1 • Considerar as seguintes localizações para 𝑠𝑑′ : ❖ 𝑠𝑑1 = −0.34 ± 𝑗0.61 ❖ 𝑠𝑑2 = −0.25 ± 𝑗0.44 ❖ 𝑠𝑑3 = −0.34 ± 𝑗0.58

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(56)

Projeto do compensador

• Caso 𝑠𝑑1 = −0.34 ± 𝑗0.61: 𝑠𝑑1 + 𝑎 𝑠𝑑 1 ′ + 𝑎 9.43 1.06 𝑠𝑑 1 ′ 𝑠 𝑑′1 + 1 𝑠𝑑′1 + 2 = 1, 𝑎 = 0.68 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠+𝑎 𝑠+𝑎 𝛼 = 𝑠+0.68 𝑠+0.07

• Polos do sistema compensado:

𝑠4 + 3.072𝑠3 + 2.216𝑠2 + 1.204𝑠 + 0.7194 = 0 (𝑠 + 2.27)(𝑠 + 0.81)(𝑠 − 0.001 ± 𝑗0.63

polos instáveis

) = 0

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(57)

Projeto do compensador • Caso 𝑠𝑑2 = −0.25 ± 𝑗0.44: 𝑠𝑑2 + 𝑎 𝑠𝑑 2 ′ + 𝑎 9.43 1.06 𝑠𝑑 2 ′ 𝑠 𝑑′2 + 1 𝑠𝑑′2 + 2 = 1 𝑎 = 0.23, 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝑎𝛼 = 𝑠 + 0.23 𝑠 + 0.024 • Polos do sistema não compensado e respetivo resíduo, 𝑅:

−2.34 𝑅 = 0.24 , −0.33 ± 𝑗0.59 polos desejados

(𝑅 = 0.43) • Polos do sistema compensado:

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(58)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

LGR do sistema compensado: LGR do sistema não compensado:

(59)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

Resposta à rampa do sistema não compensado:

Resposta à rampa do sistema compensado:

(60)

Projeto do compensador • Caso 𝑠𝑑3 = −0.34 ± 𝑗0.58: 𝑠𝑑3 + 𝑎 𝑠𝑑 3 ′ + 𝑎 9.43 1.06 𝑠𝑑 3 ′ 𝑠 𝑑′3 + 1 𝑠𝑑′3 + 2 = 1 𝑎 = 0.026, 𝐺𝑐 𝑠 = 𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝑎𝛼 = 𝑠 + 0.026 𝑠 + 0.0027 • Polos do sistema não compensado e respetivo resíduo, 𝑅:

−2.34 𝑅 = 0.24 , −0.33 ± 𝑗0.59 polos desejados

(𝑅 = 0.43) • Polos do sistema compensado:

−2.34 𝑅 = 0.24 , −0.03 𝑅 = 0.001 , −0.32 ± 𝑗0.58 polos dominantes

(𝑅 = 0.44)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

(61)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

LGR do sistema compensado: LGR do sistema não compensado:

(62)

Projeto de compensadores de atraso:

Baseado no LGR (Exemplo)

Resposta à rampa do sistema não compensado:

Resposta à rampa do sistema compensado:

(63)

Resumo dos controladores dados

Nome FT Influência na resposta transiente Influência na resposta estacionária P 𝐾𝑝 I 1 𝑇𝑖𝑠 PI 𝐾𝑝 𝑇𝑖𝑠 + 1 𝑇𝑖𝑠 PD 𝐾𝑝 1 + 𝑇𝑑𝑠 PID 𝐾𝑝 𝑇𝑖𝑇𝑑𝑠 2 + 𝑇 𝑖𝑠 + 1 𝑇𝑖𝑠 Avanço 𝛼𝑠 + 𝑎 𝑠 + 𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0 Atraso 𝑠 + 𝑎 , 𝛼 > 1, 𝑎 > 0

(64)

• Revisões para o 1º teste

• Introdução aos sistemas de controlo digital

(65)

– Controlo de Sistemas, Miguel Ayala Botto, AEIST Press, 2008

• Capítulo 8

– Feedback Control of Dynamic Systems, Gene F. Franklin, J. David Powell, Abbas Emami‐Naeini, Pearson (6ª edição), 2010

• Capítulo 4

– Modern Control Engineering, K. Ogata, Prentice‐Hall International (4ª edição), 2002

• Capítulo 8

– Control Systems Engineering, Norman Nise, John Wiley & Sons (6ª edição), 2011

Referências

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