Ingeniro

UnilesteMG – Curso de Especialização em Controle de Processos Industriais

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Projeto de Controladores
1. Introdução • Os métodos de projeto diferem com relação ao conhecimento da dinâmica do processo; • Um controlador PI é descrito por dois parâmetros (K, e Ti); um controlador PID por três ou quatro (K, Ti, Td, N); • Uma extensão óbvia do método de resposta em freqüência é o desenvolvimentode métodos que são baseados em um maior conhecimento do processo, ex., a forma da função de transferência em malha aberta; • Para resolver o compromisso entre diferentes critérios pode-se usar métodos de otimização; • Ao invés de controlar (ou alocar) todos os pólos de um sistema pode-se trabalhar apenas com os dominantes; 2. Especificações • Qual a principal meta do controle: seguir a referênciaou rejeitar distúrbios ? • Deve-se iniciar o projeto fazendo uma análise das principais restrições do processo: • Dinâmica do sistema; • Não linearidades; • Distúrbios; • Incerteza do processo; • As especificações típicas para o projeto são: • Atenuação dos distúrbios de carga; • Sensibilidade ao ruído de medição; • Robustez à incerteza do modelo; • Seguimento da referência; • As especificaçõespodem ser expressas de diferentes modos, como: • Características de resposta temporal para entradas típicas;
Técnicas de Controle de Processos Industriais

UnilesteMG – Curso de Especialização em Controle de Processos Industriais • Características de resposta em freqüência ou de funções de transferência; • Algumas especificações são conflitantes, como atenuação de distúrbios de carga esensibilidade ao ruído de medição; outras não, como seguimento da referência e rejeição ao distúrbio de carga; • Para aplicações ao controle de processo, o seguimento da referência é menos importante que a atenuação ao distúrbio de carga; em geral, as alterações de referência ocorrem quando a taxa de produção é alterada; 2.1. Distúrbios de carga • São distúrbios que tiram a variável de processo de seuvalor desejado; • Neste caso o controle é chamado de regulação; • São geralmente de baixa freqüência; são simulados como degraus; • Pode entrar no processo por diferentes caminhos; será considerado aqui que sempre ocorrem na entrada do processo; • Considerando “e” como o erro provocado por um distúrbio de carga, as grandezas típicas utilizadas para caracterizar o erro são: • Erro máximo, emax; •Tempo para atingir o máximo, tmax; • Tempo de subida, ts; • Taxa de decaimento, d; • Integral do erro absoluto, IAE

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• O critéria IAE é uma escolha natural, pelo menos para controle da qualidade das variáveis; • Para processos que não são oscilatórios, IAE é o mesmo que a integral do erro
IE = ∫ e(t )dt
0 ∞

IAE = ∫ | e(t ) | dt
0

∞

Técnicas de Controle de Processos IndustriaisUnilesteMG – Curso de Especialização em Controle de Processos Industriais • O índice IE pode ser obtido diretamente da ação integral do PID, ou seja:
IE = ∫ e(t )dt =
0 ∞

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1 Ti = ki K

logo, o ganho integral ki é inversamente proporcional a IE; • O critério quadrático também é fácil de ser calculado, porém, tem a desvantagem de dar um peso muito alto para grandes erros, o que leva amalhas fechadas pobremente amortecidas;
ISE = ∫ e 2 (t )dt
0 ∞

2.2. Sensibilidade ao ruído de medição • O ruído de medição em geral é de alta freqüência; deve-se, sempre que possível, empregar filtros; • Em sistemas amostrados é importante escolher a taxa de amostragem adequadamente; • O ruído de medição será introduzido na malha de controle através da realimentação; isto irá gerar ações decontrole e erros de controle; • A transmissão do ruído de medição para as ações de controle pode ser descrita pela função de transferência:
Gnu = Gc 1 + Gl

onde Gp é a função de transferência do processo, Gc do controlador, e Gl=GpGc é a função de transferência da malha; • A função de transferência entre o ruído de medição e a saída do processo é:
Gny = 1 =S 1 + Gl

onde S é chamada de função...