Ajustes de controladores

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Instituto SENAI de Inovação
Soluções Integradas em Metalmecânica
MÉTODOS DE AJUSTES 
DE CONTROLADORES
Prof Xavier
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MÉTODOS DE AJUSTES DE CONTROLADOR
Tipos de Métodos mais aplicados
• Método de Tato
• Método da Sensibilidade Limite
• Método da Curva de Reação
• Método da Aproximação Sucessiva 
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MÉTODO DO TATO
• Este método requer que o sistema esteja instalado operando em sua forma normal; 
• O procedimento baseia-se em colocar o processo em marcha com bandas amplas em todas as ações: 
Proporcional, Integral e Derivativa;
• Reduzir cada uma delas individualmente pela ordem: proporcional, depois a integral, e por último a 
derivativa (se houver), até obter a estabilidade desejada;
• Realizar uma mudanças de carga no processo provocando uma perturbação considerável, tendo o 
cuidado para que não seja demasiado grande que possa prejudicar o processo:
• É necessário que transcorra, após cada perturbação, um tempo suficiente para observar o efeito total 
dos ajustes e, em função disto, o ajuste de um controlador pode demorar algumas horas, muitas vezes 
até dias.
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MÉTODO DA SENSIBILIDADE LIMITE
• Também conhecido como Método de Ziegler e Nichols;
• Este método possibilita o ajuste do controlador através de dados obtidos por uma malha fechada;
• Este método permite calcular as três ações, a partir dos dados obtidos em uma rápida observação;
• O método baseia-se em estreitar a banda proporcional, com os ajustes de integral e derivativo eliminados;
• Simultaneamente criar pequenas perturbações até o ponto em que o processo começa oscilar de modo
contínuo;
• O valor da banda proporcional em que processo começa
oscilar de modo contínuo, é chamado de “banda
proporcional limite” (Pbu);
• Anota-se então o período de ciclo das oscilações “Pu” em
minutos e a última banda proporcional “Pbu”.
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MÉTODO DA SENSIBILIDADE LIMITE
Controlador P + I + D
Banda proporcional (%) = 1,7 Bpu
Banda integral (min/rep) = Pu / 2
Banda derivativa (min) = Pu / 8 
Controlador P + I
Banda proporcional (%) = 2,2 Pbu
Banda integral (min/rep) = Pu / 1,2
Controlador P
Banda proporcional (%) = 2 Pbu
Os ajustes do controle que produzirão aproximadamente uma resposta com uma taxa de amortecimento de ¼ 
(valor satisfatório) são calculados da seguinte forma:
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MÉTODO DA CURVA DE REAÇÃO
• Este método envolve a determinação experimental da
resposta do sistema em malha aberta;
• O procedimento do método é passar o controlador para
manual e criar uma mudança pequena e repentina na
entrada do processo (pequena mudança na posição da
válvula de controle);
• A partir da forma da curva de reação resultante são
obtidas duas características do processo: a velocidade de
reação R e o atraso de tempo L;
• A sintonia da malha pode ser realizada a partir destas duas
características do processo, cujos parâmetros para ajustes
poderão ser deduzidos por simples equações;
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MÉTODO DA CURVA DE REAÇÃO
Traça-se a tangente à curva no ponto de inflexão, sendo 
R a inclinação desta tangente.
R (tg α) = VP = (Velocidade de reação)
T(min)
Procedimento do Método de Curva de Reação
O segundo fator, o atraso de tempo L, é o tempo em minutos 
entre a mudança em degrau e o ponto onde a tangente cruza 
o valor inicial da variável controlada.
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MÉTODO DA CURVA DE REAÇÃO
b) Controladores P + I
Faixa proporcional ( % ) = 110 . R.L
V
Velocidade de reajuste (RPM) = 0,3
L
Reset (min) = L
0,3
a) Controladores P
Faixa proporcional ( % ) = 100 R.L
V
V = porcentagem da variação 
da posição do elemento final de 
controle usada para produzir a 
curva de reação (abertura da 
válvula).
c) Controladores P + I + D
Faixa Proporcional ( % ) = 83 . R.L
V
Velocidade de reajuste (RPM) = 0,5
L
Reset (min) = L
0,5
Tempo derivativo (min) = 0,5 . L
Os cálculos são:
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Características do método
• Consiste em modificar as ações de controle e observar os efeitos na variável de processo;
• A modificação das ações continua até a obtenção de uma resposta ótima.;
• Em função da sua simplicidade é um dos métodos mais utilizados;
• Seu uso é impraticável em processos com grandes inércias;
• Também é necessário um conhecimento profundo do processo e do algoritmo do controlador.
• O teste pode ser muito caro devido a baixa produtividade ou qualidade ruim do produto durante o 
mesmo.
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Ajuste da Ação Proporcional
a) Passar o controlador para manual e estabilizar o processo;
b) Ajustar os parâmetros do controlador em:
- Banda proporcional no valor mais alto.
- A integral no valor mínimo (Ti no máximo)
- Anular a derivativa (Td = 0)
c) Provocar uma mudança na válvula de controle manualmente (V ) e esperar o processo estabilizar;
d) Medir a variação da variável do processo (VP) correspondente a esta variação da válvula; 
e) Depois executar o cálculo para achar o valor aproximado da ação proporcional.
BP % = VP % . 100
V %
f) Ajuste a ação proporcional e passe o controlador para automático;
g) Provoque uma variação no set-point SP (5% à 10%);
h) Após a estabilização do processo, passar o controlador para manual;
i) Observar em um gráfico a curva de resposta da variável do processo. 
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Curva de resposta para a ação proporcional
Fraca
ForteCorreta
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Ajuste da Ação Integral
a) Passar o controlador para manual e estabilizar o processo;
b) Manter os mesmos valores das ações proporcional e derivativa obtidos anteriormente;
c) Ajustar a ação integral para um valor alto. Podemos obter um valor aproximado de Ti analisando a curva de 
resposta da ação derivativa analisando o tempo de estabilização da variável do processo ( t e ). Após a análise 
do tempo de estabilização calcule o Ti de acordo com a fórmula abaixo:
T i = T e - T r
d) Ajustar a ação integral e passar o controlador para automático;
e) Provocar uma variação no set-point SP (5% à 10%);
f) Após a estabilização do processo passar o controlador para manual;
g) Observe no gráfico a curva de resposta da variável do processo.
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Curva de resposta para a ação integral
Fraca
ForteCorreta
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Ajuste da Ação Derivativa
a) Passar o controlador para manual e estabilizar o processo.
b) Mantenha o mesmo valor da ação proporcional obtido anteriormente e deixe a ação integral no valor mínimo 
(Ti no máximo).
c) Ajustar a ação derivativa para um valor pequeno (poucos segundos). Podemos obter um valor aproximado de 
Td se analisarmos a curva de resposta da ação proporcional analisando o tempo morto (tr) obtido no gráfico. 
Após a análise do tempo morto calcule o Td de acordo com a fórmula abaixo:
T d = t r
3
d) Ajustar a ação derivativa e passar o controlador para automático.
e) Provoque uma variação no set-point SP (5% à 10%).
f) Após a estabilização do processo, passar o controlador para manual.
g) Observe no gráfico a curva de resposta da variável do processo. 
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MÉTODO DA APROXIMAÇÃO SUCESSIVA
Curva de resposta para a ação derivativa
Fraca
ForteCorreta