Controle cascata

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  • Publicado : 12 de novembro de 2012
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Este trabalho Processo de Controle pretende ser uma introdução aos princípios básicos e as práticas dos vários métodos e estratégias de controle.
* CONTROLE EM CASCATA Segundo estudo dos alunos na companhia do SENAI (Espiro santo) - O controle em cascata é implementado quando a malha de controle simples já não responde satisfatoriamente, principalmente em processos de grande inércia e quandoo processo possui uma contínua perturbação na variável regulante.
No controle em cascata normalmente encontra-se duas variáveis de processo, dois controladores e um elemento final de controle.
São apresentados os esquemas mais complexos, onde são vistos os conceitos, configurações e aplicações dos sistemas de controle cascata, relação de vazões, faixa dividida e auto seletor.
Na figura 1, ocontrolador basicamente mede a saída do processo (neste caso, a temperatura), compara com o valor desejado (set point), encontra o erro, e calcula uma saída de controle para modificar a posição da válvula de controle até que o erro seja eliminado ou permaneça dentro de limites considerados como nulos.

Figura1.
F.1 - Malha de controle com um controla dor Infelizmente, na prática, não é bem assimque as coisas funcionam. Existem limites. As válvulas de controle se saturam. É impossível abrir uma válvula mais que 100%. Inclusive, há casos onde a própria dinâmica do processo faz com que variações muito bruscas ocorram, seja por alteração de carga, ou mesmo por modificação no valor do set point. E por vezes, tal distúrbio acontece em tamanha magnitude, ou dura tanto, que um único controladorconvencional PID não é capaz de atuar a tempo, e o “controle” é então perdido. Para contornar este tipo de problema, algumas estratégias de controle podem ser utilizadas. Uma delas consiste em associar controladores PID de maneira tal, que de acordo com a sua configuração, conseguem solucionar este tipo de problema. Dentre elas, destacamos: Controle Cascata, Controle de Relação (ou Razão),Split-range e Feedforward.
O controle em cascata deve ser implementado quando a malha de controle simples já não responde satisfatoriamente, principalmente em processos de grande inércia e quando o mesmo possui uma contínua perturbação na variável manipulada. Normalmente, aplica-se o controle em cascata, quando os efeitos dos distúrbios da variável manipulada afetam a variável controlada. O controle emcascata emprega pelo menos duas variáveis controladas para atuar sobre uma única variável manipulada.

Funcionamento
A figura 2 - representa um processo de controle de temperatura em um trocador de calor. Analisando-se os resultados obtidos pelo controle em malha fechada composto por um único controlador PID, é possível identificar que durante uma variação na pressão Pe, ou seja, na pressão doóleo combustível utilizado para alimentar o sistema de queima do forno, haverá consequentemente uma alteração na vazão Qs (variável manipulada) que, por sua vez, provocará uma variação acentuada na temperatura Ts (variável controlada).

Figura: 2

F. 2: – Malha de controle de um forno
Isto ocorre porque a própria dinâmica do processo impõe um determinado tempo até que o controlador possaperceber a alteração do valor de Ts, e agir atuando na válvula TCV1 para modificar a vazão de entrada de óleo. E quando este o faz, o valor de Pe já modificou-se novamente e o sistema não consegue evitar tais oscilações indesejáveis na variável controlada. Na figura são mostrados os resultados obtidos para a mesma perturbação, porém já com a estratégia de controle em cascata implementada.
Na figura 3:são mostrados os resultados obtidos para a mesma perturbação, porém já com a estratégia de controle em cascata implementada.

Figura: 3

Tipos de Malha de Controle de Processos Industriais Sempre que surgir uma oscilação no sistema, o controlador será capaz de atuar sobre o erro entre o set point e o valor da variável controlada e eliminá-lo. Abaixo temos uma malha de controle clássica,...
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