22.1 : Elementos de Diagramas de Blocos

Os diagramas de blocos servem como uma representação visual das relações de entrada-saída em um sistema. Um exemplo ilustrativo é um sistema de aquecimento, onde a temperatura definida ativa o forno para aquecer o ambiente até o nível desejado. Os diagramas de blocos são versáteis, modelando sistemas lineares por meio de variáveis ​​de transformada de Laplace e sistemas não lineares usando variáveis ​​de domínio de tempo.

Um diagrama de blocos normalmente inclui elementos essenciais, como comparadores, blocos e loops de feedback. Cada um desses elementos é representado por equações específicas. Os comparadores funcionam como pontos de junção onde os sinais são comparados, realizando operações matemáticas fundamentais como adição e subtração. Essa comparação é crucial em sistemas de controle para gerar sinais de erro que conduzem ações corretivas.

Os blocos em um diagrama de blocos representam as equações do sistema no domínio do tempo ou como funções de transferência no domínio da frequência. Em sistemas de controle, esses blocos simbolizam vários componentes, como plantas, controladores, atuadores e sensores. No exemplo anterior, um comparador compararia a temperatura definida com a temperatura medida e ligaria e desligaria o forno, conforme apropriado. Em outro exemplo, uma planta representa o processo ou sistema principal sendo controlado, enquanto um controlador ajusta a entrada para a planta com base no feedback. Atuadores convertem sinais de controle em ações físicas, e sensores medem a saída, fornecendo feedback ao sistema.

Em um sistema de controle de feedback, a variável controlada é continuamente comparada com a entrada de referência para produzir um sinal de erro. Este sinal de erro ativa um atuador, que trabalha para minimizar o erro. O sensor no sistema converte a saída física de volta em um sinal que pode ser comparado com a entrada de referência. O feedback pode ser positivo ou negativo, afetando a estabilidade e a resposta do sistema.

Diagramas de blocos podem apresentar elementos de sistemas de controle de feedback dispostos em configurações em série ou paralelas. A função de transferência geral do sistema é determinada pela combinação das funções de transferência individuais dos blocos. Este processo envolve manipulação algébrica das equações de bloco para derivar o comportamento do sistema. Entender a função de transferência é crucial para analisar o desempenho e a estabilidade do sistema, garantindo que ele atenda às especificações desejadas.