Projeto de um Controlador Proporcional

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1 ALUNOS 1 - NOTA 2- DATA Projeto de um Controlador Proporcional 1.1 Objetivo Este experimento tem como objetivo a implementação de um controlador proporcional para um dos processos da MPS-PA Estação Compacta. Supõe-se que o modelo matemático já foi obtido num anterior experimento. 1.2 Introdução Em processos que requerem um controle mais suave que aquele fornecido pelo controlador ON-OFF, pode ser empregado o controle proporcional (P). O controle proporcional fornece uma relação linear fixa entre o valor da variável controlada e o valor que o atuador de controle pode fornecer. Para um controlador com ação de controle proporcional, a relação entre o sinal de saída do controlador u(t) e o sinal de erro atuante e(t) é: ou no domínio s: onde K pé denominado ganho proporcional. u( t) = K e( t) U ( s) = K E( s) p p De modo geral, um controlador é essencialmente um amplificador com ganho ajustável. Na figura 01 podemos visualizar o diagrama de blocos com controlador proporcional. Fig. 01 Diagrama de Blocos para um processo com controle proporcional Analisando qualitativamente o controle proporcional, podemos afirmar que quanto maior o valor de K p, temos: 1

2 Menor constante de tempo do sistema; Resposta do sistema mais rápida; Aumento do overshoot; Menor erro de regime permanente*. *Um controlador proporcional ajuda a diminuir o erro de regime permanente, no entanto, jamais consegue eliminá-lo. Ao utilizar um controlador do tipo proporcional é possível especificar, apenas, um parâmetro no projeto. Opta-se pelo tempo de subida, overshoot ou tempo de estabilização adequados. Fig. 02 Parâmetros passíveis de configuração no projeto de um controlador proporcional Para poder especificar mais de um parâmetro simultaneamente, deve-se utilizar um controlador do tipo PI, PD ou PID, conforme o caso. Mais detalhes serão vistos nos laboratório procedentes. 1.3 Pré-Laboratório 2

3 Utilizando os modelos matemáticos obtidos na experiência anterior projetar controladores proporcionais para algumas especificações desejadas. O resultado simular utilizando o Matlab/Simulink. Poderiam ser escolhidos como especificações desejadas um valor de tempo de assentamento, ou tempo de pico se for de segunda ordem, etc. 1.4 Trabalho em Laboratório: Tarefa 1: Implementar o aplicativo de controle no simulink para um dos comportamentos desejados conforme a figura 03 Fig. 03 Sistema controlado com controlador proporcional - Simulink Tarefa 2: Implementar o aplicativo de controle no Labview para o mesmo comportamento desejado na tarefa anterior conforme a Figura 04 e Figura 05. 3

4 Fig. 04 Front Panel do Controlador proporcional - Labview. Fig. 05 Diagrama de blocos do Sistema com controlador proporcional Labview. 1.5 Atividades Extra Classe: 4

5 Atividade 1: Apresentar os resultados do sistema controlado com o simulink e comparar com os resultados obtidos no pre-laboratório. Comente sobre os resultados. Atividade 2: Apresentar os resultados do sistema controlado com o Labview e comparar com os resultados obtidos no pre-laboratório. Comente sobre os resultados. Observações: Desde que a escala de tempo entre o Labview e Simulink serem diferentes, na hora da implementação não deverão ser misturados os modelos matemáticos. Ou seja, se o modelo matemático de um processo foi levantado com o Labview, então a implementação do controlador terá que ser no labview. 5