(8.1) 4 tipos de acao de controle

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Vimos que os controladores industriais monitoram a pV e o Sp a todo tempo,
. .. ..€=sP-PVapos |qenlrÌrcar o desvto entre o valor desejado e o valor controlado, utilizamos
cálculos matemáticos para execular as ações de controle necessárias para
estabilizar o processo. Existem 4 tipos de açóes básicas de controle que
podem ser utilizados isoladamente ou associadas entre si:
. Ação de Controte ON-OFF
. Ação de Controlê proDorcional
. Ação de Controle Integradora
. Ação de Controle Derivativa
Ação de Controte ON-OFF
De todas as ações de controle, a ação em duas posições é a mais sjmples e
também a mais barata, e por isso é extremamente utilizada tanto em sistemas
de controle industrial como doméstico. Como o próprio nome indica, ela só
permile duas posições para o elemento final de conlÍoje, ou seja: totalmente
aberlo ou totalmente fechado. Assim, a variável manipulada é rapidamente
mudada para o valor máximo ou o valor mínimo, dependendo se a variável
controlada está maior ou menor que o valor desejado_ Devjdo a isto, o conrrole
com este tipo de ação fica restrito a processos prejudiciais, pois este tipo de
controle não proporciona balanço exato entre entrada e saída de eneroia.
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Tipos de ações de controle
Ctrrtrols
ffio
hocess
Vorioble
ï00%
0ç/" F
ON
Basicamente todo
características:
o
controlador do tipo ON-OFF apresenta as seguintes
A correção é a mesma independe da intensidade do
desvio
o Oganhoéinfinito
o Provoca oscilações no Processo
o Deixa sempre erro de off-set
@ Ação Proporcional
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Foi visto anteriormente, que na ação liga-desliga, quando a variável contro[ada
se desvia do valor ajustado, o elemento final de controle realiza um movimento
brusco de ON (liga) para Off (desliga), provocando uma oscilação no resultado
de controle. Para evitar tal tipo de movimento foi desenvolvido um tipo de ação
no qual a ação corretiva produzida por este mecanismo é proporcional ao valor
do desvio. Tal ação denominou-se
ação proporcional.
AçÃo PRoPoRctoNAL {AçÃo p}O modo proporcional não
apresenta nenhum componente
dinâmico, sua atuação so depende
do erro. Assim, a saída do yP
controlador não varia quando o
erro está fixo e, sim, quando o erro
está variando.
Ganho Proporcional ou Banda Proporcional
Ganho Proporcional: E a constante de proporcionalidade entre a variação da
MV em relação ao erro entre (SP-PV) :
MV(f) = Kp (ou Kc) . (SP-PV) + MV(i) MV(f) = Variável Manipulada final
= 0,5 * ( 60-50) + (a5) Kp ou Kc = Ganho p. ou do Controlador
= 0,5* 10 + 45 MV(i) = Variável Manipulada inicial
= 5 + 45 SP = Set Point
= 50o/o PV = Variável do processo
Banda Proporcional: É definida como a faixa de erro, responsável pela
variação de 0 a 100% do sinal de saída do controlador, ou também podemos
definir como sendo o quanto (%) deve variar o off-set (erro), para se ter uma
variação total (0 a 100o/o) da saída.
Bp = 100% / Kp ou seja a Bp é inversamente proporcional ao Kp
BP = 25o/o
Kp=100125=4 Bp = Banda Proporcional
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MV(O = Kp (ou Kc) . (SP-PV) + MV(D MV(O = Variável Manipulada final
= 0,5 * ( 60-50) + (45) Kp ou Kc = Ganho P. ou do Controlador
= 0,5* 10 + 45 MV(i) = Variável Manipulada inicial
- 5 + 45 SP = Set Point
= 50% PV = Variável do Processo
Se um processo está estabilizado em 45oC e possui uma faixa de trabalho de 25 a
75oC, se ocorrer uma variação de 45oC para 49oC qual e a banda proporcional
referente a esse erro ? Se esse valor de banda fosse utilizada para a sintonia do
controlador P, qual seria o ganho referente a essa banda ?
Banda Proporcional
49oC 
- 
45oC = 4oC (erro)
7soc 
-25oC = 50oC (alcance)
4oC / 50oC = 0,08 x 100(%) = 8% (Banda de proporção)
Ganho Prooorcional
EÍbito da mduçâo de PB no comportamanlo de PV
I tooo/o I a% = 12,s
Ação lntegral
Ao utilizar o controle proporcional, conseguimos eliminar o problema das
oscilações provocadas pela ação ON-OFF e este seria o controle aceitável na
maioria das aplicações se não houvesse o inconveniente da não eliminação do
erro de off-set sem a intervenção do operador. Esta intervenção em pequenos
processos é aceitável, porém em grandes plantas industriais, isto se torna
impraticável. Para resolver
este problema e eliminar
este erro de off-set,
desenvolveu-se uma nova
unidade denominada ação
integral. A ação integral vai
atuar no processo ao longo
..J" ação diretaMV
+2e
+e
so
ação reversa
@
;\
._.!.-.-.
:
:
I
:
I
ì
I
do tempo enquanto existir diferença entre o valor dese.iado e o valor medido.
Assim, o sinal de corÍeção 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.
Tempo de Integração ou Rêpetições por Tempo
Tempo de Integração ou Tempo por Repetições: Tempo definido para o
ciclo de integração de cada erro na saída do conlrolador.
Ex: Sistema em malha fechada:
Ti (Tr) = 0,1s/re'etiçâo
Rt= l repetição / 0,1 segundos = 10 repetições/segundos
Erro inicial do controlador reverso = 10%.
Erro atual = X%
No primeiro ciclo o erro integrado à saída do controlador será de 1O%.
No segundo ciclo (após 0,1s da ocorrência'lo integração) o erro integrado a
saída do controldor será de X%.
Repetiçóes por tempo: Número de repetições que ocorrerão em um período
fixo de tempo.
Ex: Sistema em malha fechada:
Rt = 1000 repelições/s
Ti = 1 segundo / 1000 repetiçóes = 0,001segu ndo/Íepetiçâo
Erro inicialdo controlador reverso = 107o.
Erro alual = X%
No primeiro ciclo o erro integrado à saída do controlador será de 10%.
No segundo ciclo (após 0,001s da ocorrência 1o integração) o erro integrado a
saída do controldor setá de XYo.
Ti é inversamente proporcionata Rt
Ti=1(s)/Rt
Rt=í(r)/Ti
Ação Derivada
Foi visto até agora que o controlador proporcional tem sua açáo, proporcional
ao desvio e que o controlador integral tem sua ação proporcional ao desvio
versus o tempo. Em resumo, eles só atuam em presença do desvio. Mas o
controlador ideal seria aquele que impedisse o aparecimento de desvios, o que
na prática seria difícil. No entanto, pode ser obtida a ação de controle que reaja
em função da velocidade do desvio, ou seja, não importa a amplitude do
desvio, mas sim a velocidade com que ele aparece.
Este tipo de ação é chamada de ação derivada. Ela atua, fornecendo uma
correção antecipada do desvio, isto é, no instante em que o desvio tende a
acontecer ela fornece uma correção de forma a prevenir o sistema quanto ao
aumento do desvio, diminuindo assim o tempo de resposta.
ação direta
so
ação reversa
Fig.39: cuNes de resgosYÉ?tàção deíivadâ em malhã eberta
Fim de escala
MV
Fim de escala
Características:
o A correção é proporcionalà velocidade de desvio.
. Não atua caso o desvio for constante.
. Quanto mais rápida a razão de mudança do desvio, maior será a correção
Como esta ação de controle depende somente da taxa de variação do desvio e
não da amplitude deste, não deve ser utilizada sozinha, pois tende a produzir
movimentos rápidos no elemento finalde controle tornando o sistema instável.
Resumo das respostas para as ações de controle
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Exercícios
1) Descreva o
identificando
processo,
manipuladas,
seguinte processo,
as varíáveis de
variáveis
elementos finais
7B
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