Controlador PID

Páginas: 179 (44622 palavras) Publicado: 15 de julho de 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

Abordagem Inovadora no Projeto de
Controladores PID
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Flávio Faccin

Porto Alegre
2004

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
ESCOLA DE ENGENHARIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃOEM ENGENHARIA QUÍMICA

Abordagem Inovadora no Projeto de
Controladores PID
Flávio Faccin
Dissertação de Mestrado apresentada como
requisito parcial para obtenção do título de
Mestre em Engenharia
Área de concentração: Pesquisa e Desenvolvimento de Processos

Orientador:
Prof. Dr. Jorge Otávio Trierweiler

Porto Alegre
2004

“Uma máquina pode fazer o trabalho de cinqüenta pessoascomuns. Máquina alguma pode fazer o trabalho de um homem
incomum.”
Elbert Hubbard, editor americano (1865-1915).

Agradecimentos
À Universidade Federal do Rio Grande do Sul e ao Departamento de
Engenharia Química, por todo o suporte e estrutura disponíveis para a realização
deste trabalho, bem como pelo apoio financeiro.
Ao Prof. Dr. Ing. Jorge Otávio Trierweiler, não somente pelaorientação no
desenvolvimento deste trabalho, através de suas idéias brilhantes, como também
pelos ensinamentos de vida, que sempre serão lembrados.
A toda a galera do GIMSCOP, principalmente a turma da sala 13, pelo auxílio,
sugestões, incentivos, idéias e momentos de descontração e lazer, que tornaram os
dias de trabalho mais agradáveis.
Aos meus pais, Luiz Bráz Faccin e Nadir Teresinha Faccin,o princípio de tudo,
por todo estímulo que sempre deram à minha educação, maior patrimônio que os pais
podem deixar a seus filhos.
À minha irmã Denise e ao meu cunhado Jorge, por toda a ajuda que deram para
que eu chegasse até aqui e por terem me dado dois tesouros, meus sobrinhos
Guilherme e Maria Paula.
Ao seu Jaime, dona Lourdes, Titi e Babá, por terem me acolhido de braços
abertos emsua casa durante os últimos anos, e me aceitado na família.
À minha esposa Débora, a minha pequena, por simplesmente existir.

Resumo
O controlador PID é o algoritmo de controle mais difundido nas unidades
industriais em todo o mundo. Além de estar disponível em praticamente todas as
plataformas de controle comerciais, ele é um algoritmo robusto, de fácil
entendimento, e capaz de proverperformance satisfatória para uma grande variedade
de processos industriais. No entanto, seu desempenho para a grande maioria dos
casos está muito aquém do esperado. Estimativas mostram que apenas 20% das
malhas de controle industriais estejam funcionando de forma adequada, diminuindo a
variabilidade do processo.
Assim, devido a necessidade de melhorar o desempenho das malhas de
controleindustriais, foi desenvolvida uma metodologia complexa, porém intuitiva,
através da qual é possível sintetizar controladores do tipo PID de qualquer
parametrização, baseada em um problema de otimização no domínio da freqüência,
que minimiza a diferença entre a resposta do sistema em malha fechada frente à uma
variação do tipo degrau unitário, e uma resposta específica desejada, representada
pelafunção desempenho alcançável (FDA). Diversas alternativas foram propostas
para automatizar todo o procedimento e facilitar a sua utilização, porém foi deixado
um grau de liberdade para o usuário alterar o nível de desempenho desejado, através
da variação de um único parâmetro que indica a velocidade da resposta da FDA.
Adicionalmente, foi feita uma série de recomendações sobre como variar onível de
desempenho desejado, respeitando as restrições inerentes do processo e os limites de
estabilidade para diferentes tipos de casos.
Para processos mais complexos, onde o comportamento dinâmico não é
representado de forma satisfatória por um único modelo nominal, foi desenvolvida
uma metodologia alternativa, adequada para um sistema multi-modelos,
caracterizado por um conjunto de modelos...
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