Controle de sistemas

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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIAS

Controle de temperatura de uma planta térmica
Componentes do grupo André Candido RA: 0022007000149 Gabriel D. Mazochi RA: 002200700081 José da Silva Oliveira RA: 002200601407 Samuel D. T. Farina RA: 002200900616

Trabalho apresentado à disciplina de Sistemas de Controle do Curso de Engenharia Mecânica da Universidade SãoFrancisco e sob a coordenação do professor Paulo Eduardo Silveira

Itatiba – SP 2012

1 - SISTEMAS DE CONTROLE
Um sistema de controle é um dispositivo ou conjunto de dispositivos que comandam o comportamento de outros dispositivos. Na era da modernidade, o seu uso é disseminado desde uma simples boia que controla o nível de um tanque d'água até os sistemas digitais das aeronaves maissofisticadas.

2 - OBJETIVO
Objetivo deste trabalho é estudar as técnicas de sistemas de controle vistas em sala de aula teoricamente e trabalhar essas mesmas teorias de forma pratica, e com isso entender melhor o processo de funcionamento do sistema e comparar os dados obtidos práticos com os dados teóricos do sistema simulado através de programa computacional.

3 - EXPERIMENTO
Este experimento tem oobjetivo de estudar uma planta térmica de aquecimento com uma temperatura estabelecida e controlada com um sistema de controle conforme mostra a figura 1, representativa do sistema a ser analisado. Com isso será identificado um modelo matemático para o processo de acordo com a curva de reação encontrada pelos dados obtidos no experimento, para obter o modelo gráfico, utiliza-se o softwareMatilab/Simulink, para validar e ajustar os parâmetros do modelo e por fim realizar a sintonia do controlador utilizando o 1º Método de Ziegler e Nichols, a fim de comparar os dados utilizando um controlador. Abaixo segue o modelo geral do sistema à ser controlado.

Figura 01

3.1 Os parâmetros usados para obtenção dos dados.
- Coleta dos dados - Modelagem matemática do processo - Estratégia decontrole - Simulação computacional buscando os parâmetros de sintonia de controle - Testes de desempenho - Comparação dos processos

3.2 Coleta de dados
3.2.1 Desenvolvimento e analise dos dados Primeiramente foram coletados os dados de tempo versos temperatura e lançados em uma tabela Excel, assim gerou o gráfico do sistema experimental. A tabela abaixo mostra os dados coletados.

t 0 5 1015 20 25

Temperatura (°C) Experimento 31,4 31,4 31,4 31,4 31,8 32,5

Temperatura (°C) modelo 31,4 31,4 31,4 31,4 31,4 32,75680091

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 220 225 230 235 240 245 250

33,2 34,5 35,4 36,2 37,1 38,1 38,9 39,7 40,3 40,9 41,5 41,9 42,3 42,7 43,1 43,4 43,6 43,8 44 44,244,4 44,6 44,8 44,9 45 45,1 45,2 45,3 45,4 45,5 45,6 45,7 45,7 45,8 45,9 46 46,1 46,1 46,2 46,2 46,2 46,2 46,2

33,98921609 35,1086487 36,1254565 37,0490477 37,887968 38,64997966 39,34213334 39,97083332 40,54189676 41,06060754 41,53176514 41,95972901 42,34845897 42,70155184 43,02227465 43,31359496 43,57820827 44,03688296 44,2351883 44,41531386 44,57892628 44,72753941 44,86252832 44,9851420245,09651502 45,19767782 45,28956644 45,37303111 45,44884409 45,51770686 45,58025659 45,63707202 45,68867886 45,7355546 45,77813298 45,81680795 45,88384626 45,91282989 45,93915642 45,96306945 45,98479023 46,00451974 46,02244054

Tabela 01 - Excel

Após a coleta dos dados foi gerado um gráfico em curva, mostrando a reação do sistema. No gráfico 01 é possível entender melhor essa curva.
50

40

300 50 100 150 experimental 200 250 Temp modelo 300

Gráfico 01 – Excel

Visto que resposta do sistema para chegar em regime permanente com acomodação desejada seria necessário um integrador, onde adotou-se o 1º método de Ziegler e Nichols (Ogata capitulo 10). Devolvendo analise em malha aberta, foi proposto um modelo conforme abaixo. O modelo trabalhado foi do tipo 0.

k Tal.s+1 Step...
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