UNIDADE 2 - MODELAGEM E REPRESENTAÇÃO DE SISTEMAS DE CONTROLE E SISTEMAS ELÉTRICOS AULA 3 - APLICAÇÃO DE SOFTWARE PARA MODELAGEM E CONTROLE DE SISTEMAS ELÉTRICOS_v5

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Roteiro
Aula Prática
Modelagem e
Controle de Sistemas
Público
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1
NOME DA DISCIPLINA: Modelagem e Controle de Sistemas
Unidade: 2 - Modelagem e representação de sistemas de controle e sistemas elétricos
Aula: 3 - Aplicação de software para modelagem e controle de sistemas elétricos
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
Conhecer sobre a identificação de sistemas de primeira ordem. Saber analisar as respostas
transitórias de sistemas dinâmicos. Aplicar os conhecimentos sobre os tipos e projetos de
controladores.
SOLUÇÃO DIGITAL:
Laboratório Virtual Algetec
Exatas Práticas Específicas de Eng. Elétrica Controle: Identificação da Função de
Transferência ID 163
Os Laboratorios Virtuais Algetec possuem práticas roteirizadas associadas ao plano pedagógico
da instituição de ensino, que passam por todos os laboratórios das engenharias e saúde e
seguem com alto grau de fidelização os experimentos realizados nos equipamentos físicos da
ALGETEC. Nesta plataforma, o aluno poderá aprender, através de uma linguagem moderna,
todos os conceitos das aulas práticas de uma determinada disciplina.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade n 1
Identificação de função de transferência
Atividade proposta: Utilizar a bancada de controle de processos industriais para identificar a
função da transferência de primeira ordem da malha de nível.
Procedimentos para a realização da atividade:
Neste experimento, você irá aprender como realizar a identificação da função de transferência
de um sistema, que é o primeiro passo para o projeto do controlador. A partir dessa função,
torna-se possível traçar o lugar das raízes, uma representação gráfica que mostra como os
polos de um sistema de malha fechada se move no plano complexo à medida que o ganho do
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controlador varia. Isso permite visualizar diretamente os efeitos do ajuste do ganho sobre a
estabilidade e o desempenho do sistema.
Assim, a função de transferência, que expressa matematicamente a relação entre a entrada e a
saída de um sistema linear e invariante no tempo (LTI), será o foco desta atividade prática. Ela
é representada como uma fração de dois polinômios, onde o numerador está relacionado aos
zeros do sistema e o denominador, aos polos. A localização desses polos no plano complexo é
especialmente importante, pois influencia diretamente o comportamento dinâmico do sistema.
Os passos para o projeto de um controlador usando o lugar das raízes incluem o conhecimento
da dinâmica do sistema, a especificação dos requisitos de desempenho, o traçado do lugar das
raízes, a análise desse traçado, a implementação e simulação do controlador, e, finalmente, os
ajustes finais e validação.
Etapa 1: compreendendo o experimento:
No Algetec, acessar o item Exatas Práticas de Eng. Elétrica Controle: Identificação da Função
de Transferência, conforme a Figura 1. Esses laboratórios virtuais são projetados para
complementar o ensino teórico com práticas simuladas, permitindo que os estudantes realizem
experimentos em um ambiente controlado e seguro. A Algetec oferece uma ampla gama de
práticas roteirizadas que seguem o plano pedagógico das instituições de ensino, garantindo uma
alta fidelidade aos experimentos realizados em equipamentos físicos. Isso permite que os alunos
desenvolvam habilidades práticas e teóricas de maneira integrada.
Figura 1 Acesso ao laboratório para a prática sobre controle e identificação de sistemas.
Faça um tour pelos menus das barras laterais, para conhecer toda a interface da bancada e do
laboratório. Os simuladores são ferramentas educacionais que replicam o comportamento de
sistemas e equipamentos reais. No contexto dos laboratórios virtuais da Algetec, os simuladores
permitem que os estudantes interajam com modelos detalhados de equipamentos e sistemas
elétricos, mecânicos e de outras áreas. A Figura 2 ilustra uma visão geral sobre o laboratório.
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Figura 2 Visão geral do laboratório de controle de sistemas.
Identifique as válvulas 2, 6 e 7 passando o mouse sobre elas conforme ilustra a Figura 3. A
imagem mostra uma bancada de controle de nível, com vários componentes de um sistema de
controle de processos. Na parte frontal, há um painel elétrico de comando com botões de controle
e indicadores, à direita, um notebook está conectado ao sistema. No centro, há dois tanques
transparentes de diferentes tamanhos, conectados por tubulações e válvulas. Na parte inferior
esquerda, uma bomba é conectada ao sistema de tubulações.
Figura 3 Tela de início para o experimento prático.
Feche a válvula 7 clicando com o botão direito do mouse sobre ela e selecione a opção
Fechar válvula, conforme ilustra a Figura 4.
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Figura 4 Realizar fechamento da válvula 7.
Feche a válvula 6 clicando com o botão direito do mouse sobre ela e selecione a opção
Fechar válvula, conforme ilustra a Figura 5.
Figura 5 Realizar fechamento da válvula 6.
Feche a válvula 2 clicando com o botão direito do mouse sobre ela e selecione a opção
Fechar válvula, conforme ilustra a Figura 6.
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Figura 6 Realizar fechamento da válvula 2.
Visualize o notebook clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome
Notebook localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da
Tela, conforme a Figura 7. Se preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado Alt2.
Figura 7 - Visualização do notebook no simulador Algetec.
Ligue o notebook clicando com o botão esquerdo do mouse no botão indicado abaixo, ilustrado
na Figura 8.
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Figura 8 Ligar no notebook no simulador Algetec.
Habilite a bomba P1 clicando com o botão esquerdo do mouse no botão Habilitar P1,
conforme ilustra a Figura 9.
Figura 9 Ligar no bomba P1 no simulador Algetec.
Visualize o tanque 1 clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome
Tanque 1 ou através do atalho do teclado Alt4, conforme ilustra a Figura 10.
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Figura 10 Visualização do tanque 1 no simulador Algetec.
Visualize o nível de fluido no tanque clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele,
conforme ilustra a Figura 11.
Figura 11 Visualização do nível do tanque 1 no simulador Algetec.
Visualize toda a graduação do tanque navegando pela barra de rolagem, conforme ilustra a
Figura 12. Observe o nível do líquido no tanque. Guarde esse valor.
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Figura 12 Visualização da graduação do nível do tanque 1 no simulador Algetec.
Retorne para o sistema supervisório clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com
o nome Notebook ou através do atalho do teclado Alt2, conforme a Figura 13.
Figura 13 Retornar ao supervisório no simulador Algetec.
Insira um valor para o degrau entre 40 (40.0) e 60 (60.0) clicando com o botão esquerdo do
mouse na caixa de entrada indicada abaixo e entre com o valor escolhido pelo teclado
numérico, conforme a Figura 14.
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Figura 14 Inserir um degrau no simulador Algetec.
Acesse a aba de registro clicando com o botão esquerdo do mouse no botão Registro, conforme
ilustra a Figura 15.
Figura 15 Acesso a aba de registro no simulador Algetec.
Visualize os gráficos da variável do processo e da manipulação, conforme ilustra a Figura 16.
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Figura 16 Visualização das variáveis de processo no simulador Algetec.
Observe o nível de fluido no tanque 1 e, quando a sua estabilização for alcançada, observe
novamente os gráficos e analise suas informações, conforme a Figura 17.
Figura 17 Visualização do nível do tanque 1 no simulador Algetec.
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Avaliando os resultados:
Após essas etapas, responda:
1. Antes do degrau ser aplicado no atuador, qual o valor do nível no tanque?
2. Qual foi o degrau aplicado na bomba? Qual foi o valor do nível em regime permanente para
esse degrau? Qual é o ganho da malha de nível (Lembrando que se você utilizar 20 do valor
deve colocar no cálculo 0,2).
3. Qual a diferença de tempo entre o instante que o degrau foi aplicado e o valor em que a
variável do processo começou a ser modificada?
4. Qual a constante de tempo que pode ser encontrada ao analisar o gráfico da variável de
processo?5. Escreva qual é a função transferência no domínio do tempo para a malha de nível.
Além das respostas as perguntas, apresente em seus resultados os prints da simulação,
relatando detalhadamente cada etapa realizada e a resolução dos questionamentos propostos.
Checklist:
 Realizar a ambientação com o laboratório virtual;
 Realizar o ensaio proposto;
 Analisar o funcionamento do sistema.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas. O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb.
 Referências bibliográficas ABNT (quando houver).
Resultados de Aprendizagem:
Ao final desta atividade prática, o aluno deverá ser capaz de identificar e caracterizar a função de
transferência de um sistema de controle de nível utilizando o ambiente de simulação Algetec,
compreender a dinâmica de sistemas em malha fechada e avaliar os efeitos do ajuste de ganho
sobre estabilidade e desempenho. Espera-se que o aluno consiga, por meio de experimentação,
determinar parâmetros fundamentais como o ganho de malha e a constante de tempo, bem como
analisar o comportamento da resposta ao degrau e interpretar gráficos de variáveis de processo,
consolidando conhecimentos sobre controle de sistemas e análise de desempenho em
simulações realistas.
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Mapas bem organizados e com qualidade? Só chamar a gente: 43 9 8486 9985
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