A figura abaixo mostra o esquema de um moinho de vento juntamente com suas pás de cauda. O papel da pá de cauda é alinhar o eixo horizontal da turbina eólica (pás principais) com a direção do vento. Pede-se:

1. Analisar a operação do sistema. Este sistema de controle é de malha fechada? Justifica a resposta.
2. Propor um diagrama de bloco que sintetiza a dinâmica do sistema, isto é, a dinâmica em função do empuxo gerado nas pás de cauda devido à ação do vento. Justificar a resposta.

Vamos então a análise de operação deste moinho de vento personalizado 😉.

As pás da cauda, devido ao empuxo do vento, realizam um momento com relação ao moinho que faz a diferença entre o ângulo do vento e o ângulo das pás principais, diminuírem.

Essa diferença é conhecida como erro.

Ou seja, toda vez que o vento variar seu ângulo de incidência, o sistema tende a se reorientar para diminuir essa diferença.

Como o sistema tem o comportamento de corrigir sua resposta, ele é um sistema de controle de malha fechada.

Respondendo às perguntas do passo 1:

1. Pela análise da operação do moinho, verificamos que o sistema a ser controlado são as pás principais.
2. A variável a ser controlada é o ângulo das pás principais e a variável de referência é o ângulo do vento.
3. O atuador mecânico vai ser o torque gerado nas pás principais que vai diminuir a diferença .
4. Não existe um sensor nesse sistema como por exemplo um anemômetro. Contudo, existe uma comparação entre a variável de saída, ângulo das pás principais, e a variável de referência, ângulo do vento.

Como as pás da cauda são o controlador e ao mesmo tempo o atuador, em vez de duas caixas, uma para o controlador e outra para o atuador, no nosso diagrama de bloco vai existir uma caixa representando as duas.