Controlado pid

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC CURSO: GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA: CONTROLE CLÁSSICO PROFESSOR: CÉSAR R. CLAURE TORRICO
ALUNOS NOTA

12DATA

Projeto de um Controlador PID
1.1 Objetivo Este experimento tem como objetivo a implementação de um controlador PID para um dos processos da MPS-PA Estação Compacta. Supõe-se que o modelo matemático já foi obtido nosegundo experimento.

1.2

Introdução O controlador PID combina as vantagens do controlador PI e PD. A ação integral

está diretamente ligada à precisão do sistema sendo responsável pelo erro nulo em regime permanente. O efeito desestabilizador do controlador PI é contrabalanceado pela ação derivativa que tende a aumentar a estabilidade relativa do sistema ao mesmo tempo em que torna aresposta do sistema mais rápida devido ao seu efeito antecipatório. Na figura 01 apresenta-se o diagrama de blocos com controlador PID. O processo de ajuste dos parâmetros PID é chamado de sintonia.

R(s)

E(s)

Controlador U(s) PID

C(s) Processo

Fig. 01 – Diagrama de Blocos para um processo com controle PID

O termo de natureza integral tem a característica de fornecer uma saída não nulaapós o sinal de erro ter sido zerado. Este comportamento é conseqüência do fato de que a saída depende dos valores passados do erro e não do valor atual. Em outras palavras, erros passados “carregam” o integrador num determinado valor, o qual persiste mesmo que o erro se torne nulo. Esta característica tem como conseqüência que distúrbios constantes

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podem ser rejeitados com erro nulo já que, diferentemente do que ocorre com controladores proporcionais, aqui não é necessário que o erro seja não nulo para dar origem a um controle que cancele o efeito do distúrbio. Assim, a principal razão para a presença do termo de naturezaintegral é reduzir ou eliminar erros estacionários. O termo derivativo tem o papel de aumentar o amortecimento e, em geral, melhorar a estabilidade de um sistema. Intuitivamente, a ação do termo derivativo pode ser entendida quando considerarmos um controlador PD num instante em que o erro é momentaneamente nulo, mas sua taxa de variação, não. Nesse caso, o termo proporcional não terá contribuiçãoalguma sobre a saída, mas o termo derivativo, sim; este último tem assim o papel de fazer com que o controlador se antecipe a ocorrência do erro. Essa característica de tornar o controlador sensível à taxa de variação do erro tem claramente o efeito de aumentar o amortecimento do sistema. A combinação dos termos de natureza proporcional, integral, e derivativa é normalmente utilizada para se obter umgrau aceitável de redução de erro estacionário simultaneamente com boas características de estabilidade e amortecimento. Os compensadores PID são os mais comuns nas aplicações industriais. Eles permitem um compromisso na especificação de mais de um parâmetro da resposta transitória, entre eles: tempo de estabilização, tempo de subida e overshoot máximo, com uma especificação de erro máximo deregime permanente. Isso dá grande flexibilidade na especificação de projetos, diferente do que ocorria com o controlador proporcional que só garantia a especificação de um parâmetro. Existem três principais topologias utilizadas em projetos de PID: Paralelo, Série e Acadêmico. A topologia paralela pode ser visualizada na figura 02 e sua função de transferência é dada pelo por:

K U (s) = Kc + i + K ds E (s) s

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Fig. 02 – Topologia Paralelo para um controlador PID

Já na figura 03 podemos visualizar a topologia série, onde sua função de transferência é dado por:

 U (s) 1  = Kc 1 +  (1 + TD s ) E (s)  TI s 

Fig. 03 –...
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