ELE 321 - Sistemas de Controle I

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Sistemas de Controle I
Prof.: Ricardo L. A. Ribeiro
Título: Sistema de controle de 2ª ordem em malha fechada
Período: 2007.1
Guia de Laboratório
Nome: _______________________________________________________ Mat.: _______________
Nome: _______________________________________________________ Mat.: _______________
ROTEIRO
Objetivo
Este experimento tem como objetivo dotar o aluno de procedimentos experimentais para projeto e ensaio
de um sistema de controle em malha fechada, composto por uma planta de 2ª ordem, somador e um
controlador 1ª ordem.
Preparação Laboratorial
1) As plantas a serem implementadas são compostas pelas seguintes funções de transferência:
G( s) 
1
(10  10 s  1)( 4.7  10 5 s  1)
G( s) 
(4.7  105 s  1)
(10  104 s  1)( 4.7  105 s  1)
4
O procedimento para o desenvolvimento da planta é o seguinte: A partir da planta acima, projete um
circuito implementado por amplificador operacional LM324 (ou TL084), inicialmente com elementos
passivos com valores ideais e depois convertê-los para valores comerciais.
2) Utilizando os seus conhecimentos de eletrônica analógica projete um somador composto também por
amplificador operacional LM324 com ganho unitário.
3) Projete um controlador obtido a partir da seguinte planta:
H ( s) 
10  10 4 s  1
10  104 s
4) Uma vez projetado os três módulos, planta, somador e controlador, esboce um diagrama de blocos de
um sistema de controle em malha fechada e determine a sua função de transferência (para as duas plantas).
5) Em função do diagrama de blocos obtido no item anterior, esboce o diagrama elétrico do sistema em
malha fechada. Ou seja, os três circuitos projetados interconectados (para os dois tipos de controlador).
6) (Opcional) Simule os circuitos projetados, utilizando o ORCAD. O sinal de excitação deve ser um uma
onda quadrada de amplitude +/- 10V e com uma freqüência de 2kHz. Observe os sinais de entrada, de
saída e do erro de controle. No caso do controlador proporcional, modifique o valor de K até que o erro
de controle seja mínimo.
Obs. A preparação laboratorial, deve ser entregue, no dia da realização do experimento na forma de
relatório técnico. O grupo de trabalho deve ser de no máximo, dois alunos.
Avaliação Experimental
1) De posse dos dados de projetos dos circuitos que implementam as plantas, o somador e os dois
controladores, teste individualmente cada circuito e verifique eventuais erros de projeto.
2) Em relação à planta G(s), injete um sinal de onda quadrada de +/- 10 V, 2kHz na entrada da mesma e
verifique a resposta do sistema com o osciloscópio.
3) Com base no resultado experimental do item anterior, obtenha as especificações do sistema: Tp, , Ts e
Tr. Anote os valores para futura comparação com os dados de projeto.
4) Adicione o controlador e avalie a resposta agora com a inclusão do mesmo em comparação com os
parâmetros mo item anterior.
5) Com base no resultado obtido no item anterior, escreva a função de transferência do sistema, em malha
fechada, e verifique se suas especificações obtidas experimentalmente correspondem ao modelo teórico.
6) Escreva um relatório técnico com a descrição do procedimento experimental realizado e os dados
comparativos entre o projeto realizado e os resultados de laboratório.