Ações de Controle Básica e Controladores Automáticos Industriais
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Ações de Controle Básica e Controladores Automáticos
Industriais
Mestrado em Engenharia da Computação
Cleber Schroeder Fonseca
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Ações de Controle Básicas
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• Controladores de duas posições
• Controladores proporcionais
• Controladores do tipo integral
• Controladores do tipo proporcional e integral
• Controladores do tipo proporcional e derivativo
• Controladores do tipo proporcional, integral ederivativo
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Controladores de duas posições
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• Em um sistema de controle de duas posições, oelemento atuante possui apenas duas posições fixas.
• É um sistema relativamente simples e barato, por issomuito utilizado.
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u(t) = U1, para e(t) > 0
u(t) = U2, para e(t) < 0
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Controladores proporcionais
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Neste tipo de controle a relação entre o sinal de saída é:
u(t) =Kp.e(t)
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Controladores integrais
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Neste controle o valor do sinal de saída é variadosegundo um sinal de erro atuante.
du(t)
dt= Kie(t)
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Controladores do tipo proporcional e integral
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Neste controle o valor do sinal de saída é variadosegundo um sinal de erro atuante.
u(t) = Kpe(t)+Kp
Tie(t)dt
0
t
òU(s)
E(s)= Kp(1+
1
Tis)
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Controladores do tipo proporcional e derivativo
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Neste controle o valor do sinal de saída é variadosegundo um sinal de erro atuante.
u(t) = Kpe(t)+KpTdde(t)
dt
U(s)
E(s)= Kp(1+Tds)
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Controladores do tipo proporcional, integral e derivativo
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Este controle é combinação dos três controles com asprincipais vantagens de cada um deles.
u(t) = Kpe(t)+Kp
Tie(t)dt
o
t
ò +KpTdde(t)
dt
U(s)
E(s)= Kp(1+
1
Tis+Tds)
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Efeito do sensor no desempenho do sistema
• O sensor representa um papel importante na determinação do desempenho global do sistema de controle.
• O sensor normalmente determina a função de transferência no ramo de retroação.
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Efeito das ações de controle Integral e Derivativa
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Ação do controle integral
No controle proporcional de um processo, o sinal decontrole, em qualquer instante é igual á área sob a curvado sinal de erro atuante até aquele instante.
A ação de controle integral, embora remova o erroresidual ou erro em regime estacionário, pode resultarem uma resposta oscilatória com amplitude lentamentedecrescente ou mesmo com amplitude crescente, ambasusualmente indesejáveis.
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Ação de controle derivativa
Quando adicionada a um controlador proporcional,propicia um meio de obter um controlador com altasensibilidade.Antecipa o erro atuante e inicia uma ação corretiva maiscedo, tendendo a aumentar a estabilidade do sistema.
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Controladores Pneumáticos e Hidráulicos
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• A forma mais versátil de transmitir sinais são osfluidos.
• São amplamente usados na indústria.
• Pneumáticos descrevem sistemas que utilizam o arou gases.
• Hidráulicos descrevem sistemas que utilizam líquidoscomo óleo.
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Comparação entre sistemas pneumáticos e hidráulicos
1. O ar e os gases são compreensíveis, enquanto o óleo éincompreensível.
2. O ar é desprovido de propriedades lubrificantes e semprecontém vapor d`água. O óleo funciona como fluido hidráulico etambém como lubrificante.
3. A pressão de operação normal de sistemas pneumáticos émuitíssimo mais baixa do que a dos sistemas hidráulicos
4. As potencias de saída dos sistemas pneumáticos sãoconsideravelmente menores do que a dos sistemas hidráulicos
5. A precisão dos atuadores pneumáticos é deficiente nas baixasvelocidades, enquanto a precisão dos atuadores hidráulicospode ser satisfatória em todas as velocidades.
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6. Em sistemas pneumáticos, a fuga externa é permissível atécerto ponto, mas a fuga interna deve ser evitada porque adiferença de pressão efetiva é um tanto pequena. Nos sistemashidráulicos, a fuga interna é permissível até certo ponto, mas afuga externa deve ser evitada
7. Não são requeridas tubulações de retorno em sistemaspneumáticos que utilizam ar, mas elas são sempre necessáriasem sistemas hidráulicos
8. A temperatura de operação normal em sistemas pneumáticos éde 5º a 60ºC, no entanto pode ser operado na faixa de 0º a200ºC. Os sistemas hidráulicos são muito suscetíveis atemperatura devido ao atrito do fluído, a operação normal sedá de 20º a 70ºC
9. Sistemas pneumáticos são a prova de fogo e de explosão,enquanto os sistemas hidráulicos não o são
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Controladores eletrônicos
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Amplificadores operacionais
São frequentemente utilizados para amplificar sinais em circuitos sensores e em filtros com propósitos de compensação.
e0 =K(e2 -e1) = -K(e1 -e2 )
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Amplificador Inversor
É um amplificador operacional que inverte o sinal de saída
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e0 = -R2
R1
e1
i1 =ei - e '
R1
i2 =e '- e0
R2
Por definição
Uma vez que apenas uma corrente desprezível flui para oamplificador, a corrente i1 deve ser aproximadamente igual àcorrente i2
ei - e '
R1
=e '- e0
R2
Como K(0-e’)=e0 e K >> 1, o valor de e’ deve ser ≅ 0
ei
R1
=-e0
R2
Ou
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Amplificador não-inversor
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e0 = K(ei -R1
R1 +R2
e0 )
Onde K é o ganho diferencia do amplificador
ei = (R1
R1 +R2
+1
K)e0
Como K >> 1, se R1/R1+R2 >> 1/K
e0 = (1+R2
R1
)ei
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Muito Obrigado a todos!