Resumo controlador pid

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Instituto Federal do Pará
Campus Belém
Professor: André Maurício Damasceno
Graduação em Engenharia de Controle e Automação
Disciplina: Engenharia de Controle I

Controladores PID

Igor Santos Soares
Luís Augusto Mesquita de Castro
Thiago José Alves Monteiro
Vinícius Pompeu Vicente

Belém - PA
2012

1. Introdução

Na indústria moderna, a automação dos processos fabris éfundamental para a manutenção ou aumento da competitividade no mercado, seja este local, nacional ou mundial. Cerca de 95% das indústrias em funcionamento utilizam controladores PID em seus processos. O objetivo principal de uma automação é produzir o mesmo insumo com maior eficiência. O resultado é a diminuição do desperdício, do consumo de energia e, em alguns casos, do impacto ambiental. A automaçãoobjetivando a segurança dos colaboradores também é comum, resultando em diminuição de custos para a empresa tanto no tangível – encargos trabalhistas – quanto no intangível – perda de mão-de-obra qualificada em caso de acidente.

Diversas técnicas de controle podem ser empregadas num sistema, porém a mais utilizada é a do controle proporcional, integral e derivativo (PID). Esta é uma técnica decontrole clássica que se aplica somente a sistemas com uma entrada e uma saída (Single Input Single Output – SISO) ou a sistemas com mais de uma entrada e saída desde que este possa ser dividido em subsistemas SISO. Sua popularidade deve-se ao fato de ser simples de ajustar e ter, no mercado, uma grande diversidade de ferramentas que possibilitam sua implementação de maneira fácil e prática.2. Formas de implementação do Controlador PID

3.1. Generalidades

O controle por malha PID utiliza o desvio, a diferença entre o valor esperado de uma variável de processo – setpoint – e seu real valor medido por meio de um sensor para realizar suas ações de controle. Na figura 1 é ilustrado seu modelo de operação.

Figura 1 – Diagrama de uma Malha PID

Este tipo de controle éamplamente utilizado na indústria por possibilitar um controle com boa estabilidade e baixo erro de offset – desvio remanescente após o sistema ter estabilizado. Ele é uma combinação dos modos de controle proporcional (P), integral (I) e derivativo (D). No entanto, contrariando a crença generalizada, não existe um algoritmo único para este controlador, nem tampouco uma nomenclatura unificada parareferir-se a seus parâmetros e características. Existem dois tipos construtivos de um controlador PID: o tipo série e o tipo paralelo.

3.2. Implementação Paralela

O controlador PID é dito do tipo Paralelo quando suas ações são calculadas independentemente e depois somadas, conforme mostra a figura 2.

Figura 2 – Controlador PID tipo paralelo
A equação que descreve o PID tipo paralelo édada por:

3.3. Implementação Série

O controlador PID tipo série é baseado na topologia mostrada na figura 3:

Figura 3 – Controlador PID tipo série

E a equação que o descreve é dada por:

A partir da estrutura observada nos diagramas das figuras 2 e 3, podemos concluir que na implementação tipo série as ações integral e derivativa interagem entre si. Esta configuração possuicomo atrativo de projeto a sua interpretação no domínio da frequência, pois os zeros da função de transferência do controlador correspondem aos valores inversos das constantes de tempo integral e derivativa. Para controlador PID tipo série os zeros da função de transferência são sempre valores reais.

Por sua vez, na implementação tipo paralelo as ações integral e derivativa não interagem uma coma outra, uma vez que as parcelas do controlador são todas aditivas. Para controlador PID tipo paralelo os zeros da função de transferência podem assumir tanto valores reais quanto valores complexos conjugados.
Outra informação relevante é que para todo controlador PID tipo série sempre existirá um Controlador PID tipo paralelo equivalente, porém a recíproca não é verdadeira, razão pela qual se...
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