Sistemas de controle do piloto automático

Um piloto automático é um exemplo de sistema de controle. Os sistemas de controle aplicam uma ação baseados em uma medição e quase sempre geram um impacto sobre o valor que estão medindo. Um exemplo clássico de sistema de controle é o circuito de feedback negativo que controla o termostato na sua casa. Vamos ver abaixo como esse circuito funciona.

1. É verão, e o dono da casa ajusta seu termostato para uma determinada temperatura ambiente, digamos 25ºC.
2. O termostato mede a temperatura do ar e a compara com o valor pré-determinado.
3. Com o tempo, o ar quente do lado de fora da casa elevará a temperatura dentro da casa. Quando a temperatura dentro da casa exceder os 25°C, o termostato envia um sinal para a unidade do ar condicionado.
4. A unidade do ar condicionado é acionada e resfria o ambiente.
5. Quando a temperatura ambiente retorna aos 25°C, outro sinal é enviado ao ar condicionado que se desliga automaticamente.

Isso é chamado de circuito de feedback negativo porque o resultado de uma determinada ação (o acionamento da unidade do ar condicionado) inibe o desempenho adicional dessa ação. Todos os circuitos de feedback negativos requerem um receptor, um centro de controle e um atuador. No exemplo acima, o receptor é o termostato que mede a temperatura do ar. O centro de controle é o processador dentro do termostato. E o atuador é a unidade de ar condicionado.

Imagem cedida Bill Harris

Os sistemas de controle de vôo automatizados funcionam da mesma maneira. Vamos considerar o exemplo de um piloto que acionou um piloto automático de único eixo, o chamado nivelador de asas, mencionado anteriormente.

1. O piloto define um modo de controle para manter as asas na posição nivelada.
2. Porém, mesmo no ar mais suave, uma asa eventualmente descerá.
3. Os sensores de posição sobre a asa detectam essa deflexão e enviam um sinal para o computador do piloto automático.
4. O computador do piloto automático processa os dados de entrada e determina que as asas não estão mais niveladas.
5. O computador do piloto automático envia um sinal para os servos que controlam os ailerons da aeronave. O sinal é um comando muito específico que diz ao servo para fazer um ajuste preciso.
6. Cada servo tem um pequeno motor elétrico encaixado com uma embreagem deslizante que, através de um cabo de amarração, agarra o cabo do aileron. Quando o cabo se move, as superfícies de controle se movem de acordo.
7. Como os ailerons são ajustados com base nos dados de entrada, as asas retrocedem para a posição nivelada.
8. O computador do piloto automático remove o comando quando o sensor de posição sobre a asa detecta que as asas estão novamente niveladas.
9. Os servos param de aplicar pressão sobre os cabos do aileron.

Esse circuito completo, mostrado acima no diagrama de blocos, funciona continuamente, várias vezes por segundo, muito mais rapidamente e suavemente que um piloto humano poderia fazer. Os pilotos automáticos de dois e três eixos obedecem aos mesmos princípios, empregando vários processadores que controlam várias superfícies. Algumas aeronaves chegam a ter computadores com auto-empuxo para controlar o empuxo do motor. Os sistemas de piloto automático e auto-empuxo podem funcionar juntos para realizar manobras muito complexas.