Trabalho de Controle PID

Questão 01 (3,5 pontos) – Explique como ocorre o “tempo morto” em um processo industrial e dê um exemplo dessa situação em uma linha de montagem de automóveis.

O tempo morto é o intervalo de tempo em que uma resposta do sistema não é verificada. Isto ocorre devido a vários fatores, sendo um deles diretamente ligado à distância percorrida e à velocidade.

É o intervalo de tempo entre o instante em que o sistema sofre uma variação qualquer e o instante em que esta começa a ser detectada pelo elemento sensor.

Em sistemas de controle industriais é comum a existência de um fenômeno denominado de atraso de transporte, ou tempo morto. Tal fenômeno ocorre, quando a variável de saída de um dado processo percebe variações no sinal de entrada Dt segundos depois desta variação ter efetivamente ocorrido.

Numa linha de montagem de automóveis o tempo morto pode ser considerado o tempo de parada e momentos de percurso do produto na linha de produção onde se aguarda acessórios e peças para montagem do veículo.

Questão 02 (5,5 pontos) – Observando a equação de um controle PID, apresentada abaixo:

i)Explique a razão das formas do gráfico para cada um dos componentes com um erro na forma de degrau e na forma linear.

A ação integral vai atuar no processo ao longo do tempo enquanto existir diferença entre o valor desejado e o valor medido. Assim, o sinal de correção é integrado no tempo e por isto enquanto a ação proporcional atua de forma instantânea quando acontece um distúrbio em degrau, a ação integral vai atuar de forma lenta até eliminar por completo o erro. Quando ocorre uma variação em degrau, a velocidade de variação é praticamente instantânea. Nesse caso, a ação derivativa que é proporcional à velocidade desvio, causa mudança súbita na variável manipulada.

Como vemos no gráfico em degrau o erro se estabiliza.

Sistemas de controle lineares são aqueles em que a saída do sistema respeita uma proporcionalidade com o valor da entrada.Um sistema de controle linear não possui estabilidade absoluta (sistema instável) se a saída oscila indefinidamente ou se a saída diverge (tende a) quando o sistema é submetido a uma variação na entrada ou a um distúrbio externo.

No gráfico de controle linear o erro tem direção ao infinito.

II)Qual seria a saída do controlador D (derivativo) para um erro em formato degrau?

Tempo derivativo tem a dimensão de tempo, representando o avanço introduzido pela ação derivativa, o controlador derivativo tem a capacidade de se antecipar à ocorrência do erro futuro. A saída derivativa, por ser proporcional a variação do erro, nunca é usada sozinha, uma vez que só responde a regime transiente.

Neste caso, o sistema é do tipo zero, apresentando, pois erro estacionário finito para entrada degrau. No entanto, mesmo que se trabalhe com valores de ganhos elevados para que este erro seja reduzido, a resposta do sistema sempre terá caráter superamortecido

Questão 03 (6,0 pontos) – Utilizando o exemplo do Scilab do controle de nível para um tanque de água (veja o primeiro vídeo), Realize modificações no bloco PID, de modo a obter as situações onde:

i)Apenas controle proporcional, demais parâmetros zero;

Um controlador proporcional ajuda a diminuir o erro de regime permanente, no

entanto, jamais consegue eliminá-lo.

II) Apenas controle derivativo, demais parâmetros

zero;

O derivativo é um bloco cuja saída é proporcional a variação do erro. Apenas com o controle derivativo a saída controlada permanece em zero.

III) Apenas controle integral, demais parâmetros zero;

A ação integral vai atuar de forma lenta até eliminar por completo o erro.

IV) todas as demais combinações possíveis (PI, PD, ID e PID) com o outro termo igual a zero

PI

O Controlador PI Tem um pequeno variaçao ou overshoot na partida e depois a saída controlada atinge o nivel ideal de controle .

A principal função da ação integral é fazer com que processos do tipo O sigam, com erro nulo, um sinal de referência do tipo salto. Entretanto, a ação integral se aplicada isoladamente tende a piorar a estabilidade relativa do sistema. Para contrabalançar este fato, a ação integral é em geral utilizada em conjunto com a ação proporcional constituindo-se o controlador PI

PD

No controlador PD a saida controlada tem um pequena variação na partida, se estabiliza, mas jamais atinge o nivel ideal da saida controlada.

PD – Da mesma forma que o controle PI era uma combinação do controle Proporcional e o controle

Integral, controle PD é uma combinação do controle Proporcional e o controle Derivativo. O derivativo é um bloco cuja saída é proporcional a variação do erro. Ou seja, se o erro estivar variando muito rápido ele atua fortemente visando a minimizar ou eliminar esta variação.

ID

O controlador ID e repleto de overshoot e oscila constantemente em torno do setpoint e não estabiliza neste ponto.

ID – O controlador IDControlador derivativo e integral usando sozinhos aumenta instabilidade da entrada controlada pois integram e derivam o erro do sinal. Apesar de ao longo do tempo de percurso a saída controlada vai se estabilizando. Por isso o ideal utilizar o controlador PID completo.

PID

O Controlador PID e mais completo e apesar de um pequeno overshoot no inicio da partida, depois de um curso espaço de tempo se estabiliza no setpoint.

PID – Controlador PID: a resposta é mais estável em malhas lentas e pouco ruidosas, com razoável tempo morto, utilizado em controle de composição e de temperatura