Controlo De Pocessos

ha oc N õ Noções

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Filipe Roch ha - Novembrro 2009

CONTROLO DE POCESSOS

Num sistema industrial há condições de operação que são sujeitas a mudanças ao longo do tempo, por vezes até mesmo variáveis consideradas constantes podem sofrer estas alterações. Para se conseguir um controlo efectivo destas operações é necessário definir alguns parâmetros e também o tipo de controlo a ser efectuado.

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Fillipe Rocha - Novembro 2009

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Em qualquer sistema industrial à uma necessidade de se controlar as actividades que se vão desenvolvendo. desenvolvendo

oc

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ha

INTRODUÇÃO

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Por exemplo exemplo, podemos achar necessário ou desejável manter o processo sempre próximo de um determinado estado estacionário, mesmo que efeitos externos t ttentem t d desviá-lo iá l desta d t condição. di ã Controlar é fazer com que o sistema actue quando existirem factores externos que tentem provocar o desvio dos valores pré-definidos.

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Este E t controlo t l permite it controlar t l ttodo d o processo industrial, ou seja, actuar sobre ele, ou sobre as condições a que ele está sujeito, de modo a atingir algum objectivo.

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INTRODUÇÃO

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Os instrumentos de medição e controlo permitem manter constantes estas variáveis do processo com o objectivo de melhorar a qualidade, aumentar a quantidade de produto e a sua segurança.

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Nos processos industriais é necessário controlar e manter constantes algumas variáveis, como: pressão caudal pressão, caudal, temperatura, temperatura ph ph, velocidade velocidade, etc etc.

oc

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INTRODUÇÃO

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No entanto estes processos foram ficando mais complexos com o passar do tempo e foi necessário automatizar os processos passando para um controlo automático. Neste novo sistema o operador deixa de ter uma intervenção directa no processo e passa a controlar t l apenas o sistema. i t

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No iinício N í i da d era industrial, i d t i l estes t obectivos b ti eram atingidos através do controlo manual destas variáveis, va áve s, utilizando a o instrumentos s e os simples, s p es, po poiss eram processos simples.

oc

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ha

INTRODUÇÃO

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O controlo dos processos industriais passou assim a ser maioritariamente automático. Estes processos podem ser divididos em dois tipos: processos contínuos ou descontínuos. Em ambos os tipos é necessário manter as variáveis nos valores desejados.

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Durante o processo de automatização, as variáveis do processo foram-se centralizando e passou a ser possível fabricar produtos até então impossíveis.

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INTRODUÇÃO

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Sistema

Processo

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Entrada

R

Actuação

Controlo

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INTRODUÇÃO

Saída

Medição

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INTRODUÇÃO

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Processo – M anter um carro na estrada

mede-se a trajetória/ velocidade/ tráfego actua-se sobre volante/ acelerador/ travão controla-se a trajectória

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Processo – Tomar um banho quente

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mede-se temperatura/ quantidade de água actua-se sobre as torneiras controla-se a temperatura e quantidade de água

Processo – Controlo do orçamento

mede-se o saldo bancário actua-se sobre desembolsos controla se o orçamento controla-se

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Processo – Navegação interplanetária

mede-se trajectória/ combustível actua-se t por meio i d de TCM TCMs controla-se a trajectória

Processo – Altitude de voo

mede-se tudo actua-se sobre o painel de controlo controla-se a altitude

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Sistema 

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Conjunto de componentes que actuam juntos com um determinado objectivo (finalidade). (finalidade) Pode ser parte de um sistema maior e pode conter subsistemas.

oc

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DEFINIÇÃO DE CONCEITOS

Planta

É uma p parte de um equipamento, q p , eventualmente um conjunto de itens de uma máquina, que funciona conjuntamente, e cuja finalidade é desenvolver uma determinada operação. operação

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

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Processo 

Di ú bi (Ruído) Distúrbio (R íd )

É um sinal que tende a afectar adversamente o valor da variável controlada. controlada

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

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Qualquer operação ou sequência de operações, envolvendo uma mudança de estado estado, de composição composição, de dimensão ou outras propriedades que possam ser definidas relativamente a um padrão. Pode ser contínuo í ou discreto. di

oc



ha

DEFINIÇÃO DE CONCEITOS

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V iá l d Variável do P Processo 

Variável Manipulada 



É a grandeza que é operada com a finalidade de manter a variável controlada no valor desejado.

Entradas

São as variáveis externas, que servem de referência para o controlo.

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

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Saídas 

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Qualquer quantidade, propriedade ou condição física medida a fim de se efectuar a indicação e/ou controlo do processo (neste caso caso, também chamada de variável controlada).

oc



ha

DEFINIÇÃO DE CONCEITOS

Sã as variáveis São iá i d do sistema i t a serem controladas. t l d

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Elementos de controlo 

Desvio 



Representa o valor R l resultante l d da dif diferença entre o valor desejado e o valor da variável controlada.

Ganho

Representa o valor resultante do quociente entre a taxa de mudança na saída e a taxa de mudança na entrada que a causou. Ambas, a entrada e a saída d devem ser expressas na mesma unidade. id d

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

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Dispositivo capaz de alterar uma variável física.

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DEFINIÇÃO DE CONCEITOS

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S t Point Set P i t ou Set S t Valor V l 

Si Sistemas de d controlo l

São dispositivos que baseados em informações (medidas, observações, regras), são capazes de regular as variáveis que vão ser processadas por outros equipamentos

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

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É um valor desejado estabelecido previamente como referência do p ponto de controlo no q qual o valor controlado deve permanecer.

oc

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ha

DEFINIÇÃO DE CONCEITOS

Controlo 

Acção de manter uma variável num determinado valor pre-definido

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Elemento de medida 

Elemento de comparação 

Elemento de actuação

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Dispositivo que vai comparar o valor obtido pelo elemento de medida com o Set Valor ((valor de referência).

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Dispositivo responsável por efectuar a medição da variável de saída (variável a controlar). controlar)

oc

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DEFINIÇÃO DE CONCEITOS



Dispositivo responsável por actuar na variável, em f função ã do d resultado lt d obtido btid no elemento l t comparador. d

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Controlo manual

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O operador observa o aparecimento de uma perturbação e o seu valor, valor face do seu conhecimento do processo, actua sobre a variável de entrada por forma a reduzir ou idealmente eliminar o efeito da perturbação b na variável iá l controlada. l d

oc



ha

TIPOS DE CONTROLO

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Controlo manual



Neste caso caso, está instalado um termómetro na saída do sistema , medindo a temperatura da água quente.

oc

Inicialmente considere o caso em que um operador detém a função de manter a temperatura da água quente num dado d d valor. l

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

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TIPOS DE CONTROLO

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C t l manuall Controlo



Deste modo, o operador é que efectua o controlo através t é d da observação b ã e da d sua acção manual, sendo portanto, um caso de “C t l Manual”. “Controlo M l”

oc

O operador observa a indicação ç do termómetro e baseado nela, fecha ou abre a válvula de controlo de vapor p p para q que a temperatura desejada seja mantida.

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

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TIPOS DE CONTROLO

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Na figura abaixo abai o representa representa-se se um caso onde no lugar do operador foi instalado um instrumento capaz de substituí-lo no trabalho de manter a temperatura da água quente num valor desejado.

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oc

Neste caso, este sistema actua de modo similar ao operador, tendo então um detector de erro, uma unidade de controloe um actuador d jjunto à válvula, ál l que substituem b i respectivamente i os olhos do operador, seu cérebro e seus músculos.

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TIPOS DE CONTROLO

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Deste modo, o controlo da temperatura da água quente é feito sem a interferência directa do homem actuando então de maneira automática homem, automática, sendo portanto um caso de “Controlo Automático”.

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TIPOS DE CONTROLO

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Assim como os tipos de variáveis e parâmetros, os controlos dividem-se em: i) controlo contínuo (de variáveis contínuas e analógicas)  ii) controlo discreto (de variáveis discretas, muitas vezes binárias). binárias)

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

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Sistemas de controlo utilizados em indústrias de processo tem enfatizado o controlo de variáveis e parâmetros contínuos. contínuos Por outro lado lado, a indústria de manufatura discreta tem sua ênfase em parâmetros discretos. controlo de variáveis e p

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

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CONTROLO CONTÍNUO VS DISCRETO

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F t de Factor d comparação ã

ha

CONTROLO CONTÍNUO VS DISCRETO Controlo contínuo em indústrias de processo

Controlo discreto em manufactura discreta

Dimensões, acabamento de superfícies aparência, superfícies, aparência ausência de defeitos, confiabilidade do produto

Variáveis e parâmetros

Temperatura, taxa de fluxo de volume, pressão

Posição, velocidade, aceleração, força

Sensores

Medidor de fluxo,, termopar, p , sensor de pressão

Chave de limite,, sensor fotoelétrico, sensor piezoelétrico Chaves, motores, pistões

oc

Consistência, concentração de solução solução, ausência de contaminantes, conformidade à especificação

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Medida qualitativa

Actuadores

Constantes de tempo do processo

Válvulas, queimadores, b b bombas Segundos, minutos, horas

Menos de um segundo

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Medidas de peso, medidas de Número de peças, número de volume de líquido, medidas produtos Medida de saída (produto) de volume de sólido

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Exemplos de processos contínuos:

Controloda saída de uma reação química que depende da temperatura, temperatura pressão, pressão e da taxa de fluxo de entrada de diversos reagentes. Todas estas variáveis/parâmetros são contínuos.

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



Controlo da posição de uma peça em relação à ferramenta de corte numa operação de corte na qual são geradas superfícies curvas complexas.

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O objectivo bj ti do d controle t l contínuo tí é manter t o valor l de uma variável de saída num nível desejado, ssimilar a à operação ope ação dee um sistema s s e a dee co controlo oo realimentado.

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CONTROLO CONTÍNUO

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Estas mudanças são efectuadas seja por consequência de uma alteração do estado do sistema (mudanças comandadas por eventos), seja por determinação de um tempo pré estabelecido (mudanças comandadas por tempo). tempo)

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As mudanças de valores têm também características discretas tipicamente binárias. discretas, binárias E são definidas antecipadamente através de um programa de instruções

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No controlo N t l discreto, di t as variáveis iá i e os parâmetros â t do d sistema são mudados em momentos discretos do tempo.

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CONTROLO DISCRETO

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Sistema de controlo em malha aberta



Sistema de controlo em malha fechada

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

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Existem dois sistemas de controlo que depois se podem dividir em várias acções de controlo. Esses sistemas de controlo são:

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SISTEMAS DE CONTROLO

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Um exemplo claro é a máquina de lavar roupa. Esta continua a trabalhar indefinidamente e o tempo de lavagem é determinado pelo operador.



Os dados de saída, que neste caso seria o grau de limpeza das roupas não é medido nem comparado com os dados de entrada (estado inicial das roupas) para que a máquina seja j ajustada j d no decorrer d do d tempo.

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

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O sistema i t de d controlo t l em malha lh aberta b t é um sistema i t extremamente simples. A variável de saída não tem efeito sobre a acção de controlo, isto é, na malha aberta, a variável de saída não é medida nem realimentada para comparação com a entrada de referência.

oc

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ha

SISTEMA EM MALHA ABERTA

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Desta forma, a precisão do sistema depende da calibração do mesmo e na presença de perturbações o sistema não será capaz de desempenhar sua tarefa. Pois não tem capacidade de se adaptar a essas perturbações.

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Uma consequência desta característica do sistema de controlo em malha aberta é que a cada entrada de referência corresponde apenas uma condição de operação fixa.

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SISTEMA EM MALHA ABERTA

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SISTEMA EM MALHA ABERTA

Entrada

Actuador

O controlador vai analisar o sinal de entrada e envia-lo ao actuador que vai coloca-lo na saída. saída De notar que o valor obtido na saída é o valor pretendido. final, mesmo não sendo o valor p

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Controlador

Saída

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P t b õ Perturbações

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Exemplo



Se a corrente da carga variar, a tensão na saída pode variar até algumas dezenas de mV, devido à variação na tensão Vbe.

oc

Uma fonte de alimentação regulada com transistor é, é na realidade, um sistema de controlo de malha aberta;

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

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SISTEMA EM MALHA ABERTA

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Vantagens



Menos dispendioso do que o sistema de malha fechada equivalente



Não há problema de estabilidade



Mais conveniente quando a saída é difícil de medir ou economicamente indisponível

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Construção simples e facilidade de manutenção

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

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SISTEMA EM MALHA ABERTA

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Desvantagens



Para manter a qualidade requerida na saída é necessária uma recalibração periódica

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Os distúrbios e as variações na calibração acarretam erros e a saída pode ser diferente da desejada

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

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SISTEMA EM MALHA ABERTA

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O sinal de saída é confrontado com a entrada de referência dando origem ao que se chama de sinal erro actuante (que nada mais é do que o resultado da comparação entre os dados de saída e entrada).

R



Neste caso, o sinal de saída (já sob efeito de mecanismo controlador, o qual não existe no sistema em malha aberta) vai ter influência no sinal aplicado ao controlador.



Este erro é realimentado no controlador de maneira a manter a saída do sistema no valor desejado.

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Um sistema U i t d de controlo t l em malha lh ffechada h d é aquele l no quall o sinal de saída possui efeito directo na acção de controlo. Também são conhecidos como sistemas de controlo realimentado.

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SISTEMA EM MALHA FECHADA

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SISTEMA EM MALHA FECHADA

Controlador

R

Somador

Sensor

Actuador

Realimentação ç

Saída

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Entrada

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Perturbações

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Vantagens



Pode utilizar componentes imprecisos e baratos na malha de controlo

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A realimentação reduz a sensibilidade a variações em parâmetros e distúrbios

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

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SISTEMA EM MALHA FECHADA

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Desvantagens



Necessita de um maior número de componentes do que um sistema em malha aberta equivalente



Mais caro

oc

Possui grandes problemas de estabilidade

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

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SISTEMA EM MALHA FECHADA

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

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OBJECTIVOS DA ACÇÃO DE CONTROLO A acção de controlo é necessário para se atingir um dado objectivo, como por exemplo:

oc

Mudança do ponto de operação da planta: 

Manobras de posicionamento de um satélite de comunicações Mudança da rota para aproximação de uma nave espacial



Aumentar ou diminuir a produção de uma planta química

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

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

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OBJECTIVOS DA ACÇÃO DE CONTROLO A acção de controlo é necessário para se atingir um dado objectivo, como por exemplo:

oc

Compensar as perturbações que ocorrem nas plantas reais: 

Efeitos acumulativos em altitude e órbita de satélites



Rajadas de vento em aviões

Alterações na qualidade das matérias primas que serão processadas (acidez da laranja)

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

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

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

Estabilizar uma planta ou sistema naturalmente instável: 

Asas dos aviões (melhorar manobrabilidade)

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Navio petroleiro (não anda em linha recta)

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A acção de controlo é necessário para se atingir um dado objectivo, como por exemplo:

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OBJECTIVOS DA ACÇÃO DE CONTROLO

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

Informação de desvio ou erro, que por sua vez, depende da: 

Medida da variável (ou variáveis) a ser comparada. Tempo (ou evento) para malha aberta e instrumentação (ou sensores) para malha fechada

R



Referência externa (entrada), variável ou não

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Os requisitos para gerar uma acção de controlo sobre um sistema ou planta são:

oc



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REQUISITOS PARA A ACÇÃO DE CONTROLO

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Estratégia ou lógica de controlo que define a forma como o erro será utilizado pelo actuador. actuador É a parte “inteligente” do sistema.



Actuadores que desenvolvem a acção de controlo sobre a planta. Representam o hardware adicional sobre o sistema. sistema

oc





Exemplos: motores eléctricos, actuadores hidráulicos, actuadores pneumáticos, etc.

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Os requisitos para gerar uma acção de controlo sobre um sistema ou planta são:

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

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REQUISITOS PARA A ACÇÃO DE CONTROLO

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As estratégias mais comuns de controlo de um sistema industrial são o controlo: •

Proporcional (P)

•

Integral (I)

•

Proporcional p + Integral g ((PI))

•

Proporcional + Derivativo (PD)

•

Proporcional + Integral + Derivativo (PID)

oc

Liga-Desliga (on-off)

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•

R



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ACÇÃO DE CONTROLO

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

ha

ACÇÃO DE CONTROLO Controlo liga - desliga (on - off):

R

oc

O controlador compara o sinal de entrada, que indica o valor actual da grandeza ( PV ), com o valor determinado como p ponto de controlo,, conhecido como Set Point ( SP ), se o valor actual supera o Set Point, desliga o actuador, se o Set Point supera o valor actual liga o actuador, actual, actuador considerando considerando, por exemplo exemplo, um controlo de aquecimento.

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

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Controlo liga - desliga (on - off):



Ao desligar, a influência da temperatura ambiente faz com que haja uma tendência de baixar a temperatura do processo, fechando o contacto e ligando o actuador novamente, e assim sucessivamente sucessivamente.

oc

Ex.: N E Nos fornos f eléctricos, lé t i a resistência i tê i é controlada t l d por um termóstato, que é um controlador liga desliga com par bimetálico (um dos metais se dilata mais que o outro, causando uma pequena torção numa lâmina, que abre o contacto eléctrico).

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

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ACÇÃO DE CONTROLO

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ha

ACÇÃO DE CONTROLO Controlo liga - desliga : V t Vantagens Simplicidade  Baixo custo 

oc



Desvantagem

A oscilação da saída em torno do Set Point do controlador, a chamada histerese, não garantindo precisão, apenas uma proximidade do valor do processo ao valor programado, o que pode d causar desgaste d do d actuador, d d devido id aos accionamentos frequentes. Além do termóstato, sistema bastante antigo, existem actualmente controladores deste ti microprocessadores tipo i d com iindicação di ã di digital. it l

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

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Controlo liga - desliga :

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ACÇÃO DE CONTROLO

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ACÇÃO DE CONTROLO Controlo liga - desliga : Características básicas

A correcção é independente da intensidade do desvio  O ganho é infinito  Provoca oscilações no processo  Deixa sempre erro de off-set

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

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ACÇÃO DE CONTROLO C t l liga-desliga Controlo lig d lig : Conclusão

O controlo através da acção em duas posições é simples e, ainda, económico, sendo portanto muito utilizado actualmente.

oc





No entanto, apresenta certas desvantagens como provocar oscilações e “off-set” e, principalmente, quando provoca um tempo morto muito grande, os resultados obtidos com estes p tornam-se inadequados. q controlos simples

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

Principalmente, no controlo de temperatura dos fornos eléctricos pequenos, fornos de secagem, etc.



Assim, quando não é possível utilizar este tipo de controlo, recorre-se a outros tipos de controlo mais complexos, mas que eliminam estes inconvenientes. inconvenientes

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

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C Controlo l proporcional i l - P: P



Se não houver diferença entre estes valores, erro nulo,, significa g que q ag grandeza a ser controlada está estabilizada, não necessitando, de nenhuma actuação do controlador.

oc

Neste tipo de controlador a resposta, resposta ou sinal de saída, do controlador é proporcional ao erro existente entre o valor desejado e o valor medido.



A partir do momento em que exista diferença, o controlador actua, com um valor tanto maior quanto maior for o erro. erro

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

R



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ACÇÃO DE CONTROLO

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C Controlo l proporcional i l - P: P



Mesmo q quando atinge g op ponto de estabilidade,, este tipo p de controlador pode apresentar o chamado erro de regime permanente, com a tendência do valor permanecer pouco abaixo do ponto de controlo, prejudicando a precisão desta estratégia. é i

oc

Este tipo de controlador é, ainda, relativamente simples e de baixo custo, porém em alguns casos, dependendo do processo a ser controlado, pode não atingir a estabilidade desejada, pode mesmo gerar uma oscilação permanente, conforme ajuste de seu ganho.



Ex.: Esta estratégia de controlo é utilizada em alguns sistemas de controlo de velocidade de motores.

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

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ACÇÃO DE CONTROLO

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C Controlo proporcional - P:

R

Neste tipo de controlo o sinal de saída é relacionado com o controlador através de uma constante de proporcionalidade kd denominada i d ffactor t de d amplificação lifi ã do d erro actuante t t e que nada mais é do que uma constante que diz o quanto o sistema é sensível às variações externas através de uma maior, i ou menor, amplificação lifi ã do d erro verificado. ifi d

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

oc

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ACÇÃO DE CONTROLO

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ha

ACÇÃO DE CONTROLO Controlo proporcional - P: C Características t í ti básicas bá i

Correcção proporcional ao desvio  Existência de uma realimentação negativa  Deixa erro de off-set após uma variação de carga

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oc



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

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ha

ACÇÃO DE CONTROLO C Controlo proporcional - P: Conclusão

A introdução da acção proporcional, consegue eliminar as i inconvenientes i t oscilações il õ provocadas d pelo l controlo t l “ON-OFF”. “ON OFF”

oc





Assim, sistemas de controlo apenas com acção proporcional só devem ser utilizados em processos onde grandes variações de carga são improváveis, que permitem pequenas incidências de erros de off-set off set ou em processos com pequenos tempos mortos. mortos

R



No entanto não consegue manter o sistema em equilíbrio sem provocar o aparecimento i do d erro de d off-set ff caso haja h j variação i ã na carga.

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

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C t l Integral Controlo I t g l - I: I



Esta operação matemática, numa análise geral, pode ser comparada a um somatório, ou seja, o valor de saída do controlador aumenta enquanto o erro existir, até atingir o valor máximo na saída, e quanto maior o erro mais rápido será este aumento.



Como a saída C íd depende d d também t bé do d tempo, t durante d t o quall houve erro, este controlador elimina o erro de regime constante, porém apresenta a característica de resposta lenta.

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Esta estratégia de controlo utiliza a operação matemática chamada h d iintegração, ã que produz d uma saída íd nula l quando d não houver erro, ou um valor que será tanto maior quanto maior for o tempo de existência do erro.

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

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ACÇÃO DE CONTROLO

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ACÇÃO DE CONTROLO Controlo Integral - I:

Características básicas

A correcção depende não só do erro mas também do tempo em que ele perdurar.  Ausência do erro de off-set.  Quanto Q maior i o erro maior i será á velocidade l id d d de correcção. ã

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ACÇÃO DE CONTROLO C t l Integral Controlo I t g l - I: I Conclusão:

A acção integral elimina o erro de off-set deixado pela acção proporcional, actuando então, até que o desvio volte a ser nulo.

oc





Um outro factor importante quando se usa este tipo de acção, é que enquanto o desvio não mudar de sentido, a correcção não mudará de sentido p podendo p provocar instabilidade no sistema.

R



No entanto, como ela é uma função do tempo, sua resposta é lenta e por isto, desvios grandes em curtos espaços de tempo não são devidamente corrigidos.



Tipicamente, a acção integral não é utilizada sozinha, vindo sempre associada à acção proporcional, pois deste modo tem-se o melhor das duas acções de controlo. controlo

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

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ACÇÃO DE CONTROLO Controlo proporcional e integral - PI:

R

oc

É a combinação bi ã d das d duas estratégias t té i d de controlo t l anteriores, pois, a utilização do controlador integral elimina um dos problemas presentes no controle proporcional, que é o erro de regime constante, tornando este conjunto mais preciso que as opções analisadas anteriormente

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

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ACÇÃO DE CONTROLO Controlo proporcional e integral - PI:

R

oc

É a combinação bi ã d das d duas estratégias t té i d de controlo t l anteriores, pois, a utilização do controlador integral elimina um dos problemas presentes no controle proporcional, que é o erro de regime constante, tornando este conjunto mais preciso que as opções analisadas anteriormente. anteriormente

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

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Controlo proporcional e integral - PI:

R

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ACÇÃO DE CONTROLO

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

ha

ACÇÃO DE CONTROLO Controlo proporcional e integral - PI: Conclusão

Através da combinação das acções proporcional e integral, integral consegue-se eliminar as oscilações e o desvio de off-set, é por isto que esta associação é muito utilizada em Controlo de Processos. Processos

oc



No entanto, deve-se estar atento ao utilizar a acção integral, pois i se o processo é caracterizado t i d por apresentar t mudanças d rápidas, esta acção pode vir a introduzir oscilações que implicaria na instabilidade do sistema.

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

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

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C t l proporcional Controlo i led derivativo i ti - PD: PD



Se, por exemplo, o erro cresce rapidamente, sua saída será um valor grande e se o erro cresce lentamente, sua saída apresentará um valor menor. Este resultado indica a tendência de variação da grandeza a ser controlada. Tem a característica de responder rapidamente a qualquer variação da grandeza em relação ao Set Point.

oc

Combinação entre o controlo proporcional, e o derivativo. E Este tem como b base a operação ã matemática á i chamada h d de d derivada. De forma simplificada, esta pode ser entendida como a taxa de variação do erro em relação ao tempo.

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O controlo apenas derivativo não seria viável na prática, pois, está ligado à tendência de variação e não ao valor absoluto do erro.

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo proporcional e derivativo - PD:

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Se este tipo de controlo for aplicado a um processo cuja resposta natural é rápida, o sistema poderá ficar instável, por exemplo, nos sistemas de controlo de pressão que usualmente apresenta uma resposta rápida com a acção do actuador. actuador

oc

Esta acção somada ao controlo proporcional resulta num controlador com resposta rápida no momento do surgimento g do erro,, entregando g um valor alto de energia ao processo, o qual se reduz à medida que o erro se reduz.

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo proporcional e derivativo - PD:

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo C l proporcional, i l iintegrall e d derivativo i i - PID:

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A proporcional elimina as oscilações, a integral elimina o desvio de off-set, enquanto a derivativa fornece ao sistema uma acção de antecipação .

oc

É a combinação da estratégia anterior com o controlo integral. O resultado apresenta as vantagens dos três ti tipos d de controladores, t l d podendo d d cada d uma d das variáveis ser ajustada independentemente conforme as características do processo a ser controlado. Assim, obtém-se bté um controlo t l com resposta t rápida, á id e com condição de minimizar o erro de regime permanente.

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo proporcional, integral e derivativo C PID:



Esta é, hoje em dia, a estratégia de controlo mais utilizada, pois, apresenta grande versatilidade de soluções, facilitando sua produção em série, com a condição de controlar praticamente qualquer processo. processo

oc

Nos controlos mais actuais, microprocessados, um programa ajusta estes parâmetros automaticamente através é de d uma rotina i chamada h d auto-sintonia, i i que é feita f i com o controlador instalado no processo, para que este “aprenda” o seu comportamento, relativamente às variáveis, como inércia térmica, por exemplo.

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo proporcional, integral e derivativo – PID:

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo proporcional, integral e derivativo – PID:

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ACÇÃO DE CONTROLO

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Controlo proporcional, integral e derivativo – PID:

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ACÇÃO DE CONTROLO

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ACÇÃO DE CONTROLO Controlo proporcional, integral e derivativo – PID: Conclusão

A associação das três acções de controlo permite obter um tipo de controlo que reúne todas as vantagens individuais de cada um deles e por isto, virtualmente, pode ser utilizada para controlo de qualquer condição do processo.

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Na prática, no entanto, esta associação é normalmente utilizada em processos com resposta lenta (constante de tempo grande) e sem muito ruído, tal como ocorre na maioria dos controlos de temperatura.

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Dependendo da aplicação, o transdutor pode ser um elemento primário, um transmissor ou outro dispositivo.

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Transdutor: dispositivo que converte uma forma de energia noutra, um instrumento que recebe informações na forma de uma ou mais quantidades físicas, modifica, caso necessário, ç e fornece um sinal de saída estas informações resultante.

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TRANSDUTORES

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Transdutor eléctrico converte grandezas não eléctricas (pressão, temperatura, etc) em sinais eléctricos e vice-versa. vice versa

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TRANSDUTORES

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R TRANSDUTORES

Exemplos:

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Termopar: e opa : Gera Ge a uma a tensão e são eeléctrica éc ca q quando a o submetido a uma temperatura.



Tacogerador: Gera uma tensão proporcional a velocidade ao qual é submetido.

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Termoresistor (Pt100): Varia sua resistência de acordo com a temperatura. temperatura

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Célula de Carga: Varia sua resistência de acordo com a força que lhe é aplicada.

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TRANSDUTORES

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T Transdução d ã resistiva i ti 

Transdução foto resistiva 

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Condutividade eléctrica do material depende da intensidade luminosa que neles incide (LDR – Light Dependent Resistor)

Transdução potenciométrica

Resistência eléctrica varia por variação de um contacto

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Resistência eléctrica varia com a temperatura (RTD – Resistance Temperature Detector)

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TIPOS DE TRANSDUÇÃO

Transdução de galga extensométrica: 

Resistência eléctrica de um fio condutor varia devido ao efeito de uma força.

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Transdução capacitiva: 

Transdução indutiva:

Variação da auto-indução de uma bobina por variação externa t do d fluxo fl ou variação i ã de d núcleo ú l

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Variação da capacidade por alteração no posicionamento dos eléctrodos ou por alteração do dieléctrico

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TIPOS DE TRANSDUÇÃO

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Transdução da relutância magnética por variação d núcleo do ú l

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Transdução electromagnética: por variação fluxo magnético por variação do núcleo

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TIPOS DE TRANSDUÇÃO

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Transdução piezoresistiva: 

Transdução piezoeléctrica: 

Transdução ç fotocondutiva: 

Variação da tensão por variação da incidência de luz

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Variação da tensão eléctrica quando sujeitos a uma força ç de compressão p ou tensão

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Variação da carga quando sujeitos a uma força de compressão ou tensão

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TIPOS DE TRANSDUÇÃO

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Transdução fotovoltaica: 

Transdução ç termoeléctrica:

força electromotriz num circuito fechado constituído por dois metais diferentes se os pontos de junção estiverem ti a ttemperaturas t dif diferentes. t

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variação da tensão na junção VD por variação da incidência de iluminação. iluminação

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TIPOS DE TRANSDUÇÃO

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