1 / 28

Controle Digital - CDG

Controle Digital - CDG. Prof. Cesar da Costa. 5ª Aula – Controle PID. Modos de Controle. Controle proporcional + integral + derivativo. Resulta da associação dos três tipos de controle. Combinam-se dessa maneira as vantagens de cada um dos modos de controle.

shing
Télécharger la présentation

Controle Digital - CDG

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Controle Digital - CDG Prof. Cesar da Costa 5ª Aula – Controle PID

  2. Modos de Controle

  3. Controle proporcional + integral + derivativo • Resulta da associação dos três tipos de controle. Combinam-se dessa maneira as vantagens de cada um dos modos de controle. • A técnica do controle PID consiste em calcular um valor de atuação sobre o processo a partir das informações do valor desejado e do atual da variável do processo. • Este valor de atuação sobre o processo é transformado em um sinal adequado ao atuador (válvula, motor, relé), e deve garantir um controle estável e preciso.

  4. Modos de Controle Controle proporcional + integral + derivativo

  5. Modos de Controle Controle proporcional + integral + derivativo

  6. Modos de Controle Controle proporcional + integral + derivativo

  7. Modo de Controle PID

  8. Modo de Controle PID • A equação mais usual do PID é apresentada a seguir: • Onde Kp, Ki e Kd são os ganhos das parcelas P, I e D, e definem a intensidade de cada ação.

  9. Modo de Controle PID • Controladores PID de diferentes fabricantes implementam a equação apresentada de diferentes maneiras. • É usual a adoção do conceito de “Banda Proporcional” em substituição a Kp, “Tempo derivativo” em substituição a Kd e “Taxa integral ou Reset” em substituição a Ki, ficando a equação da saída do controlador da seguinte forma:

  10. Modo de Controle PID • Onde BP, TI e TD são “Banda Proporcional”, “Taxa Integral” e “Tempo Derivativo” respectivamente.

  11. Sintonia de um Controle PID • A bibliografia de Controle de processos apresenta diversas técnicas para sintonia, tanto operando o processo em manual (malha aberta), quanto em automático (malha fechada). • A grande maioria dos controladores PID industriais incorporam recursos de “Auto Tune”, em que o controlador aplica um ensaio ao processo e obtém o conjunto de parâmetros do controle PID (BP, TI e TD) automaticamente.

  12. Sintonia de um Controle PID • Para a maior parte dos processos, este cálculo é adequado, mas em muitos casos, é necessária a correção manual para atingir um desempenho de controle mais satisfatório (menos oscilações, estabilização mais rápida, etc). • Para efetuar manualmente a correção é fundamental a compreensão dos princípios apresentados. A seguir são apresentadas algumas diretrizes para otimização manual do desempenho de um controlador PID.

  13. Corrigindo Manualmente um Controle PID • Em muitos casos é necessário ajuste da sintonia, após a conclusão do “Auto Tune”. • Este ajuste é manual e deve ser feito por tentativa e erro, aplicando uma alteração nos parâmetros PID e verificando o desempenho do processo, até que o desempenho desejado seja obtido. • Para isto é necessário conhecimento do efeito de cada parâmetro do PID sobre o desempenho do controle, além de experiência em diferentes processos.

  14. Corrigindo Manualmente um Controle PID • As definições de um bom desempenho de controle são também bastante variadas, e muitas vezes o usuário espera de seu sistema uma resposta que ele não tem capacidade de atingir, independente do controlador utilizado. • É comum o operador reclamar que a temperatura, por exemplo, do forno demora muito a subir, mas o controlador está com a MV (variável manipulada) sempre a 100%, ou seja, não tem mais o que fazer para acelerar. • Também as vezes o operador quer velocidade mas não quer “overshot”, o que muitas vezes é conflitante.

  15. Corrigindo Manualmente um Controle PID • Na avaliação do desempenho do controlador, é importante analisar o comportamento da PV (variável do processo) e a MV (variável manipulada), e verificar se o controlador está atuando sobre a MV nos momentos adequados. • Coloque-se no lugar do controlador e imagine o que você faria com a MV, e compare com a ação tomada pelo controlador. Á medida que se adquire experiência este tipo de julgamento passa a ser bastante eficiente.

  16. Corrigindo Manualmente um Controle PID

  17. A Tabela 1 resume o efeito de cada um dos parâmetros sobre o desempenho do processo. BP TI TD

  18. A Tabela 2 apresenta sugestões de alteração nos parâmetros PID, baseadas no comportamento do processo, visando melhorias .

  19. Exercícios de Aplicação: 1) Observando o sistema de controle abaixo. Supondo-se que a faixa de medição do PT seja de 0 a 10 Kgf /cm² e que a pressão no reservatório seja 5 kgf /cm², a saída do controlador estará em 50%. Num dado momento, a pressão do reservatório aumenta para 6 kgf /cm² (60% da faixa), o que aconteceria com a saída do controlador? Sabe-se que o controlador possui banda proporcional igual a 125%. Determinar também a ação do controlador. Obs: A válvula é do tipo “Ar para fechar” (N/O ou AFA)_ Controle Proporcional. N/O - AFA Tipo Ar p/ fechar 5 Kgf/cm² 0 – 10 Kgf/cm² Saída do controlador Sc = 50%

  20. Solução: Ação proporcional: (Ação direta) (Ação reversa) Onde: Sc = Saída do controlador; G = Ganho (constante de proporcionalidade entre o erro e o sinal de saída); E = Erro (diferença entre o set point e a variável de processo); B = Bias (polarização do controlador – sinal de saída para um erro nulo).

  21. Dados: • Válvula do tipo “Ar para fechar” (N/O ou AFA) • A ação é proporcional reversa, pois como a válvula é do tipo “Ar para Fechar”, ou seja, N/O . É preciso aumentar Sc para fechar a válvula.

  22. Solução: Banda Proporcional = 125% = 1,25 Ganho: Ação proporcional reversa: (abertura direta para que a válvula feche)

  23. Exercício 2: Supondo o controle mostrado na figura a seguir, considere: TIC com set point = 40% Range do TT = 0 a 100° BP = 80% Válvula = Ar para abrir (N/C) Taxa Reset = 1, 2 RPM (Repetição por minuto) Ação = ? Num dado instante, a temperatura de saída do produto está em 40°C e a saída do TIC = 50%. Nesse momento o set point do TIC é alterado para 50%. Qual o valor da saída do TIC, após decorrido 1 minuto? Considerar que durante este tempo não ocorrerá nenhuma variação de temperatura do produto.

  24. Exercício 2: Figura:

  25. Solução: Ação proporcional e Integral: Onde: Sc = Saída do controlador; G1 = Ganho proporcional; G2 = Ganho integral; TI = Tempo integral (minutos) E x dt = Erro vezes o tempo; B = Bias (constante).

  26. Dados:

  27. Solução : Ação = P + I (Proporcional e Integral) Obs: O controle proporcional é direto, pois a válvula é do tipo “Ar para Abrir” (N/C). É preciso aumentar Sc para abrir a válvula.

  28. Solução :

More Related