Controladores PID

Páginas: 12 (2847 palavras) Publicado: 20 de novembro de 2014
RESUMO

Este relatório faz referência ao projeto final da disciplina Controle de Sistemas Discretos, tendo como finalidade promover a aplicação de todos os conceitos vistos desde o início da disciplina no intuito de se estreitar ao máximo a distância entre a teria e a prática. Para que se torna-se possível simular as situações práticas e reais fez-se uso do software de simulação MATLAB e suaextensão SIMULINK. No projeto foi utilizado o modelo de um reator de polimerização do Estireno, utilizando como variáveis manipuladas o fluxo de fluido refrigerante e o fluxo do Iniciador. As demais entradas do processo foram consideradas perturbações mensuráveis. As variáveis controladas do projeto foram a viscosidade e a temperatura. Com base no simulador do modelo, foi implementado umcontrolador PID Digital, PID Adaptativo self-tuning.
Palavras Chaves: Controle de Sistemas Discretos, Polimerização de Estireno, PID Digital, PID Adaptativo.












ÍNDICE
1 - INTRODUÇÃO 3
2 - OBJETIVO 3
3 – ASPECTOS TEÓRICOS 4
3.1 – O modelo em análise 4
3.2 – Função de Transferência 4
3.3 – Controlador PID 5
3.4 – Método de Sintonia de Ziegler-Nichols digital 6
3.5 – Métododa resposta em degrau em malha aberta 7
3.6 – Controlador PID Digital 8
3.7 – Controlador PID Adaptativo 9
3.7.1 – Controle adaptativo self-tuning 9
3.7.2 – Modelagem ARMAX 10
3.7.3- Estimação por Mínimos Quadrados Recursivos (RLS) 11
4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES 13
4.1 – Funções de Transferência 13
4.2 – Projeto do Controlador PID Digital 15
4.3 – Projeto do Controlador PID Adaptativo 175 – CONSIDERAÇÕES FINAIS 19
6-BIBLIOGRFIA 28



1 – INTRODUÇÃO

A crescente necessidade de otimizar a operação de reatores químicos está relacionada com a competitividade global do mercado. Tal competitividade força a ideia de que tão quanto maior ela seja, mais sofisticados serão os processos de otimização e estratégias de controle requisitados para os mesmos.
Um reator de polimerização égeralmente o centro do processo de produção de polímeros (maioria dos plásticos encontrados no cotidiano). Sua operação costuma ser dificultada devido ao envolvimento de reações exotérmicas, reações cinéticas um tanto quanto desconhecidas e influenciadas pela viscosidade do material.
A grande parte dos polímeros de estireno são produzidos através de contínuos processos de polimerização. Nesteprojeto, o que se almeja, é manter as saídas do processo controladas dentro de uma determinada faixa de permissão.


2 - OBJETIVO
Este trabalho tem o objetivo de aplicar os conceitos de controle discreto em um reator de polimerização de estireno, desenvolvendo para tal sistema dois processos diferentes de controle, um sendo por meio de um controlador proporcional integrativo derivativo digital(PID digital) e outro sendo por meio de um controlador proporcional integrativo derivativo adaptativo (PID adaptativo) controle da viscosidade e da temperatura do processor por meio da manipulação do fluxo de fluido refrigerante e do fluxo do Iniciador.



3 – ASPECTOS TEÓRICOS

3.1 – O Modelo em Análise
O modelo em estudo é um reator de polimerização esquematizado como na representação daFigura 3.1.

Figura 3.1 Diagrama do processo de controle do reator em estudo
O sistema foi estudado relacionando as entradas Qi e Qc, relativas ao Iniciador e Fluido Refrigerante, respectivamente, com as saídas n e T relativas à viscosidade e temperatura do polímero, respectivamente.

3.2 – Função de Transferência

Ao se tratar de sistemas de primeira ordem, quando se aplica um degrau emcada entrada, ao estudar a saída, é possível se chegar à função de transferência [G(s)] seguindo:

Na qual:
K: Ganho estacionário, dado por ;
τ : Constante de tempo, que coincide com 63.2%-tinicial;
Ѳ: Tempo morto, sendo que =tinicial-taplicação do degrau.

3.3 – Controlador PID

Dentre os processos de controle industrial, quase que a totalidade (95%, como sugerem pesquisas) são...
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