Automação Industrial

Transcrição

1 Automação Industrial Unidade 2 Respostas de um Sistema de Controle Prof. Rodrigo Cardoso Fuentes diretor.ctism@gmail.com Prof. Rafael Concatto Beltrame beltrame@mail.ufsm.br

2 Objetivos da Aula 1. Definir e identificar Resposta ideal (desejada) Resposta lenta Resposta com overshoot Resposta oscilatória (marginalmente estável) Resposta estável Resposta instável 2

3 Revisão Controle manual versus automático Controle analógico versus digital Malha de controle Sistema em malha aberta Sistema em malha fechada 3

4 Especificações (Resposta Transitória) Resposta típica de um sistema de controle (2ª ordem) y(t) 4

5 Especificações (Resposta Transitória) Tempo de subida (t r ) Éo tempo requerido para que a resposta passe de 0 a 100% do valor final t r = Rise Time y(t) 5

6 Especificações (Resposta Transitória) Tempo de acomodação (t s ) Éo tempo requerido para que a curva de resposta alcance valores em torno do valor final t S = Settling Time y(t) 6

7 Especificações (Resposta Transitória) Máximo sobre sinal (overshoot) (M p ) Éo valor máximo (pico) da curva de resposta do sistema Émedido em percentual y(t) 7

8 Especificações (Resposta Transitória) Atraso de transporte (t d ) Éo tempo requerido para que uma variação no sinal de entrada (excitação) seja efetivamente percebida pela variável de saída (resposta) t d = Delay Time y(t) T d 8

9 Especificações (Resposta Transitória) Sistemas que apresentam atraso de transporte Sistemas térmicos Sistemas hidráulicos Sistemas pneumáticos Resposta de sensores Controladores digitais Tem grande impacto na estabilidade de sistemas operando em malha fechada 9

10 Especificações (Resposta Transitória) Exemplo: Injeção Eletrônica Sonda Lâmbda 10

11 Especificações (Resposta Transitória) Exemplo: Injeção Eletrônica Sonda Lâmbda 11

12 Especificações (Resposta Transitória) Exemplo: Injeção Eletrônica Possui Atraso de Transporte Set Point Valor desejado de O 2 + Controlador (Eletrônico) Atuador (Válvula) Variável de Saída O 2 no escapamento Processo (Combustão) Medição (Sonda Lâmbda) 12

13 Respostas de um Sistema de Controle Consideração Inicial Sistema opera em Malha Fechada Controlador é realimentado com informações do sinal de saída Set Point + Controlador Atuador Processo Process Value Medição 13

14 Respostas de um Sistema de Controle Resposta desejada O elemento controlador minimiza o erro entre PV e SV a partir de uma ação de controle Deseja se: resposta rápida e precisa 14

15 Respostas de um Sistema de Controle Resposta lenta Se o controlador for inadequado ou sua ação de controle for de baixa intensidade, o erro poderá nunca ser anulado 15

16 Respostas de um Sistema de Controle Resposta com overshoot Se a ação de controle for demasiadamente forte, teremos overshoot na variável controlada Questão: Quais sistemas toleram e não toleram overshoot? 16

17 Respostas de um Sistema de Controle Resposta oscilatória O controlador não consegue zerar o erro e este oscila em torno do valor desejado Sistema marginalmente estável 17

18 Respostas de um Sistema de Controle Resposta de um sistema instável Se o controlador for mal projetado poderá levar o sistema à instabilidade Ou seja, perde se o controle sobre a variável de interesse 18

19 Respostas de um Sistema de Controle Resposta típica de um sistema estável O controlador deve satisfazer Estabilidade Resposta rápida Pequeno overshoot 19

20 Respostas de um Sistema de Controle Exemplo: Controle da tensão de uma fonte chaveada 20

21 Respostas de um Sistema de Controle Exemplo: Controle da tensão de uma fonte chaveada Mudança do SP Sistema em Malha Aberta 21

22 Respostas de um Sistema de Controle Exemplo: Controle da tensão de uma fonte chaveada Mudança do SP Sistema em Malha Fechada 22

23 Revisão Especificações de um sistema de controle Tempo de subida (t r ) Tempo de acomodação (t s ) Máximo sobre sinal (overshoot) (M p ) Atraso de transporte (t d ) Respostas de um sistema de controle Rápida e lenta Com overshoot Oscilatória (marginalmente estável) Instável 23