CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID

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1 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Quando eu terminar este capítulo eu quero ser capaz de completar o seguinte Conhecer os pontos fortes e fracos do controle PID Determinar o modelo do sistema feedback utilizando o diagrama de blocos Estabelecer as características gerais do PID feedback do modelo de circuito fechado

2 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Esboço da Lição Características gerais e história do PID Modelo do processo e do controlador - diagrama de blocos Os três modos de ação PID - Integral - Proporcional - Derivativo Comportamento dinâmico típico

3 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Propriedades que buscamos em um controlador Bom desempenho Medidas do feedback, capítulo 7 Ampla aplicabilidade Parâmetros ajustáveis Cálculos precisos- convergência de Loops Mudança para o manual amortecimento Extensível maior facilidade

4 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Algumas informações sobre o Controlador Desenvolvido na década de 40, permanece em utilização Não é ótimo, porém é baseado nas boas propriedades de cada controlador O equipamento é programado em controle Digital Uma variável controlada (CV) e uma variável manipulada(mv)

5 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Três modos : Três maneira de usar o tempo variando o comportamento da variável medida

6 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Modelo de malha fechada: Antes de saber mais sobre cada cálculo, é preciso desenvolver um modelo dinâmico geral para um sistema de circuito fechado ou seja, o processo e o controlador operando como um sistema integrado. Este é um exemplo, como podemos generalizar? E se nós medirmos pressão ou vazão, ou...? E se o processo fosse diferente? E se as válvulas fossem diferentes?

7 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID

8 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Onde estão os modelos de transmissão e conversão de sinal? Qual é a diferença de Cv (s) e CVm (s)? Qual é a diferença entre Gp(s) Gd(s)? Como podemos medir a variável cuja linha é indicada pelo círculo vermelho? Quais variáveis são determinadas por uma pessoa e quais por um controlador?

9 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Quais elementos nos sistemas de controle afetam a estabilidade do sistema? Quais os elementos que afetam a resposta dinâmica?

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11 Kp depende do processo, por exemplo : Volume do reator, vazões, temperatura, etc.. Como este ganho difere do ganho do processo, kp? Kc é um número escolhido pelo computador cada vez que a equação do controlador é calculada.

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14 Característica fundamental do circuito fechado de desempenho do proporcional apenas. Não elimina o off-set e não retorna ao set point! Como é que podemos minimizar esse problema, alterando os parâmetros do controlador? Alguma sugestão?

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19 Característica de desempenho do circuito fechado no modo integral Conseguimos eliminar o off-set para uma perturbação em degrau. Retorna ao set point! Existem outras situações que não fizemos?

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21 Principais características utilizando um modelo dinâmico de malha fechada Não elimina off-set e não retorna ao set point!

22 Qual seria o comportamento da variável manipulada quando mudamos o set point? Como é que podemos modificar o algoritmo para melhorar a performance?

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24 Vamos combinar os modos para formar o controlador PID Por favor, explique cada termo e símbolo.

25 Vamos combinar os modos para formar o controlador PID

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27 Essa é uma boa performance? Como devemos representar Kc, Td e Ti?

28 Essa é uma boa performance? Como devemos representar Kc, Td e Ti?

29 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Veja mais: Podemos aplicar vários controladores PID quando temos muitas variáveis a serem controladas.

30 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Como é que podemos analisar a dinâmica de resposta do sistema de malha fechada? Na maioria dos casos devemos resolver as equações numericamente. Em cada passo do tempo nos integramos - As equações diferenciais para o processo - A equação diferencial para o controlador - Qualquer equação algébrica ligada ao processo Diversas ferramentas matemáticas estão disponíveis S_LOOP faz isso, a partir da entrada do menu-driven

31 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Modelo de formulação: desenvolver as equações que descrevem o comportamento dinâmico dos três tanques de mistura e do controlador PID Solução numérica: Desenvolver as equações que são encontradas ao longo do tempo para o controle simulado do processo (processador e controlador)

32 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID O controlador PID é aplicado aos três tanques de mistura O processo dos três tanques é estável, se adicionarmos um controlador poderíamos causar instabilidade no processo?

33 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Determinar as unidades de engenharia e os parâmetros de ajuste do controlador para o sistema abaixo Explique como a constante I é calculada. Ela também é chamada de Bias.

34 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID O controlador PID deve ser exibido em um computador para o operador da planta. Ajustado na sala de controle, se define valores que: O operador precisa ver para acompanhar a planta O operador pode mudar para rodar a planta O engenheiro pode mudar

35 CAPÍTULO 8: O CONTROLADOR PID Quando eu terminar este capítulo eu quero ser capaz de completar o seguinte Conhecer os pontos fortes e fracos do controle PID Determinar o modelo do sistema feedback utilizando o diagrama de blocos Estabelecer as características gerais do PID feedback do modelo de circuito fechado Vamos melhorar, mas é preciso algum estudo a mais. Leia Livros Reveja as notas, principalmente os objetivos de aprendizagem Naturalmente, teremos uma missão completa!

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37 CAPÍTULO 8:SUGESTÕES PARA ESTUDAR SÓ. 1. Em suas próprias palavras, explique cada um dos modos PID e dê ao menos uma vantagem e uma desvantagem de cada um 2. Repita as simulações para os três tanques de mistura com o controle PID que são relatados nessa nota. Você pode utilizar o programa MATLAB S_LOOP 3. Selecione um dos processos modelados nos capítulos 3 e 4. Adicione um controlador PID para a solução numérica da resposta dinâmica do processo MATLAB 4. Derive a função de transferência do controlador PID

38 Referência: Este material foi preparado para auxiliar os estudantes universitários para aprender controle de processos (e se divertir ao mesmo tempo). O site está aberto a qualquer pessoa, independentemente de serem ou não registradas na McMaster University - Engineering. O texto, imagens e scripts HTML contidos neste site são de propriedade de Thomas Marlin - McMaster University

39 Obrigado pela atenção!!! Prof. José Lamartine de A. L. Neto IFBA - DTEE - Coordenação de Automação Rua Emídio dos Santos, S/N, Barbalho Salvador, BA - CEP: fone: joselamartine@yahoo.com.br lamartine@ifba.edu.br Traduzido por Carolina Oliveira Barbosa rowbarbosa@hotmail.com Visite nosso grupo