controle pid

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Auto-tuning de Controladores PID pelo método Relay
Optimização de Controlo em Automação Industrial

Marco Gonçalo de Sousa Neves

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Júri

Presidente: Prof. Dr. Carlos Jorge Ferreira Silvestre
Orientador: Prof. Dr. Alexandre José Malheiro Bernardino
Vogal:

Prof. Dr. Fernando José Vieira CoitoOutubro de 2009

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À minha avó, Guilhermina.

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Agradecimentos
É com especial atenção que desejo agradecer,
à minha namorada, pelo apoio e compreensão, nas intermináveis horas que a deixei pendurada
para trabalhar na tese. Sempre tiveste a palavra certa.
ao Fernando Alves, pelas dicas na escolha do tema e pela confiança que me transmitiu desde
inicio. Sem o teu PIDcomo ponto de partida não seria possível.
ao Professor Bernardino, pela sua ajuda no desenvolvimento e apresentação das técnicas
estudadas. Um grande obrigado, pela sua confiança de que a tese não parava apesar de, devido ao
trabalho, não nos vermos durante semanas.
e por fim, quero agradecer ao Carlos, um amigo para a vida, pela sua companhia e
disponibilização do escritório de Picoas para asnossas noitadas de trabalho.

“De sol a sol e mais um bocadinho”.

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Resumo
Ao completar o terceiro ano de experiência na secção de automação industrial do
departamento I&S-ES, da SIEMENS Portugal, a minha sensibilidade para possíveis optimizações,
motiva-me na procura de modernos métodos de controlo industrial.
Sendo a grande maioria dos controladores utilizados na indústria,controladores PID, a minha
atenção será direccionada às possíveis inovações/optimizações que lhes possa introduzir. Assim, o
estudo de modernos métodos de auto-tuning será alvo deste estudo, tendo como objectivo final, o
desenvolvimento de ferramentas de automação, que possam optimizar o tempo dedicado à regulação
de sistemas de controlo. É sabido que grande parte dos controladores PID quedesempenham o seu
papel no meio industrial, o fazem bastante abaixo da sua regulação óptima. Estes podem ser
optimizados de 2 formas, recorrendo a morosos testes de regulação ou através de técnicas de autotuning. Após um breve estudo de algumas das técnicas de auto-tuning existentes, a que considerei
mais adequada à utilização em processos de modelo desconhecido e variado e cuja utilização nãointerfira significativamente com o processo produtivo dá-se pelo nome de método Relay.
Neste trabalho, estudo e implemento uma técnica automática de calibração dos ganhos de
controladores PID que pode ter aplicação na maioria dos sistemas de controlo industrial.
O estudo apresentado sairá enriquecido pela minha experiência laboral, onde tenho sempre
presente gestão de custos de desenvolvimento naaplicação de soluções de engenharia.

Palavras-Chave: Auto-tuning, Automação, PID, Relay-Method.

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Abstract
When completing the third year of experience in the section of industrial automation of
department I&S-ES, of SIEMENS Portugal, my sensitivity for possible improvements, motivates me in
the search of modern methods of industrial control.
Being the great majority of thecontrollers used in the industry, PID controllers, my attention will
be focused to the possible innovations/improvements that can introduce to them. Thus, the study of
modern methods of auto-tuning will be part of this study, having as final objective, the development of
automation tools, which will improve the dedicated time to the regulation of control systems. It is
known that great part of PIDcontrollers PID who play its role in the industry, make it below of its
excellent regulation. These can be optimized by 2 ways, appealing the time consuming tests of
regulation or through techniques of auto-tuning. After a brief study of some of the techniques of autotuning existing, the one that I considered more adequate to the use in processes of unknown and
varied model and whose use does...
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