AULA 12 - LTC36B Introdução a Disciplina de Controle Supervisório Prof. Leandro Castilho Brolin UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná DAELN Departamento de Eletrônica
RESUMO (1) Controle por Antecipação (Feedforward) (2) Controle em Cascata (3) Exemplos
Controle por Antecipação (Feedforward) Enquanto o controle por realimentação responde ao efeito de um distúrbio, o controle por antecipação responde diretamente aos distúrbios. Antecipando assim o sinal de controle;
Controle por Antecipação (Feedforward)
Controle por Antecipação (Feedforward) CONSIDERAÇÕES Sensor para medição dos distúrbios; Mais caro; Mais complexo; Necessita conhecimento sobre o processo; Na maioria das aplicações não é utilizado isoladamente.
Controle por Antecipação (Feedforward) EXEMPLO Considere o processo a seguir:
Controle por Antecipação (Feedforward) Variável Controlada: Variável Manipulada: Distúrbios: Considerando um balanço energético de regime estacionário, o valor desejado para a vazão de vapor pode ser dado como:
Controle por Antecipação (Feedforward) Variável Controlada: Temperatura de saída do líquido; Variável Manipulada: Abertura da válvula de entrada de vapor (vazão do vapor); Distúrbios: Variação temperatura do líquido de entrada e a vazão do mesmo no trocador de calor; Considerando um balanço energético de regime estacionário, o valor desejado para a vazão de vapor pode ser dado como:
Controle em Cascata Esta estratégia de controle é utilizada em situações em que uma única malha de controle de realimentação negativa não tem a precisão e a qualidade necessárias; É aplicada quando os efeitos dos distúrbios sobre a variável manipulada afetam a variável controlada; Ex. Considere o trocador de calor abaixo:
Controle em Cascata Variável Controlada: Variável Manipulada: Distúrbio: Caso ocorram frequentes perturbações na variável controlada, também ocorrerá frequentes atuações na válvula de controle, por conseguinte, será mais difícil o controle da variável de processo; O controle em cascata neste caso consiste na instalação de uma malha de controle de vazão, cujo valor desejado seja o ponto de ajuste enviado pelo controlador de temperatura; Sendo assim, é proposto um controle em cascata para amenizar o problema conforme exemplificado na figura seguinte.
Controle em Cascata Variável Controlada: Temperatura de saída do fluido; Variável Manipulada: Posição da válvula de entrada de vapor; Distúrbio: Variação da pressão de vapor que é a variável manipulada do processo; Caso ocorram frequentes perturbações na variável controlada, também ocorrerá frequentes atuações na válvula de controle, por conseguinte, será mais difícil o controle da variável de processo; O controle em cascata neste caso consiste na instalação de uma malha de controle de vazão, cujo valor desejado seja o ponto de ajuste enviado pelo controlador de temperatura; Sendo assim, é proposto um controle em cascata para amenizar o problema conforme exemplificado na figura seguinte.
Controle em Cascata
Controle em Cascata CONSIDERAÇÕES Cada controlador tem a sua variável medida; O sinal de saída do TIC é o ponto de ajuste do FIC. Há uma comparação entre o fluxo de vapor real e o fluxo solicitado pelo TIC; TIC é chamado mestre e o FIC é chamado escravo; O FIC corrige as variações do fluxo antes que possam afetar a malha principal (TIC); A malha escrava deve ser mais rápida que a malha mestra; Para variações no líquido de entrada o TIC enviará normalmente o ajuste para que o FIC possa atuar na válvula de entrada de vapor controlando assim a temperatura de saída do líquido.
Controle em Cascata EX 02 Controle de nível por realimentação, com base na manipulação da vazão de saída do tanque.
Controle em Cascata Problema: Uma variação na pressão no líquido de saída provoca uma variação em seu fluxo, alterando assim o nível do tanque; Solução: Instalar uma malha escrava FIC para controlar o fluxo de saída antes que o mesmo altere o nível do tanque.