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Tipos de Controle _ PID

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Professora Janaina Arantes 
AÇÕES DE 
CONTROLE 
AÇÕES BÁSICAS 
Os controladores industriais podem ser classificados 
conforme ação de controle: 
•liga-desliga (on-off); 
•proporcionais; 
•integrativo; 
•proporcional-mais-integrativo; 
•proporcional-mais-derivativo; 
•proporcional-mais-integral-mais derivativo; 
Professora Janaina Arantes 
Características: 
a) A correção independe da intensidade do desvio 
b) O ganho é infinito 
c) Provoca oscilações no processo 
d) Deixa sempre erro de off-set 
CONTROLE 
ON / OFF 
 LIGA/DESLIGA 
y(t) 
medida 
u(t) 
saída do 
controlador 
Valor médio 
Valor desejado 
“off-set” 
on 
off COMANDO 
Professora Janaina Arantes 
u(t) 
saída do 
controlador 
VP - Variável de Processo 
S0 
VP = SP 
SP - Setpoint 
MV – Sinal de saída do controlador 
0P SDV.KMV 
CONTROLE P 
y(t) 
medida 
onde: 
MV = Sinal de saída do controlador 
Kp = Constante de proporcionalidade 
 ou ganho proporcional 
DV = Desvio = |VP - SP| 
S0 = Sinal de saída inicial 
VP = Variável do processo (PV) 
SP = setpoint 
COMANDO 
PROPORCIONAL 
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PROPORCIONAL 
CONTROLE P 
Características: 
•Correção proporcional ao desvio 
•Realimentação negativa 
•Acelera a resposta de um processo controlado 
•Aumenta overshoot e o tempo de estabilização 
•Deixa erro de offset após variação de carga 
A relação entre a saída do controlador, u(t) e o 
sinal de erro atuante, e(t) 
é igual a uma constante, Kp (sensibilidade proporcional ou ganho) 
Esse tipo de controlador é essencialmente um amplificador 
com um ganho ajustável 
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VP - Variável de Processo 
S0 
SP - Setpoint 
MV – Sinal de saída 
do controlador 
SodtDVtKi)t(MV
t
0
 
CONTROLE I 
onde: 
MV = Sinal de saída do controlador 
Ki = Constante ajustável ou ganho integral 
DV = Desvio = |VP - SP| 
S0 = Sinal de saída inicial 
VP = Variável do processo (PV) 
SP = setpoint (Desejado) 
COMANDO 
u(t) 
saída do 
controlador 
y(t) 
medida 
VP = SP 
INTEGRATIVO 
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INTEGRATIVO 
CONTROLE I 
)(
)(
teK
d
tdu
i 
Saída do controlador, u(t), 
varia a uma taxa proporcional 
ao sinal de erro atuante, e(t) taxa de variação 
 
t
dtteKitu
0
)()(
controle 
constante ajustável 
Características: 
•Correção depende do erro e do tempo em que ele perdurar. 
•Ausência do erro de off-set, reduz o tempo de subida 
•Quanto maior o erro maior será velocidade de correção. 
•O movimento do atuador não muda de sentido enquanto o sinal do 
 desvio não se inverter 
•Produz respostas lentas e oscilatórias - tende a instabilizar a malha 
•Aumenta o “overshoot”, o período de oscilação e tempo de estabilização 
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PROPORCIONAL - INTEGRAL 
Característica: 
eliminar oscilações e offset 
atenção para utilizar a ação integral, pois se o processo apresenta 
mudanças rápidas, esta ação pode introduzir oscilações 
que implicariam numa instabilidade do sistema 
CONTROLE PI 
 
t
dtte
Ti
Kp
teKptu
0
)()()(
controle 
tempo integral 
constante 
proporcional 
 (ganho) 
Taxa de Restabelecimento 
(reset) 
 
número de vezes, por minuto, 
que a parte proporcional 
é duplicada 
[repetições/min] 
Ti
fi
1

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onde: 
MV = Sinal de saída do controlador 
Kp = Constante de proporcionalidade 
Ki = Constante ajustável ou ganho integral 
DV = Desvio = |VP - SP| 
S0 = Sinal de saída inicial 
VP = Variável do processo (PV) 
SP = setpoint 
Característica: 
eliminar oscilações e offset 
atenção para utilizar a ação integral, pois se o processo apresenta 
mudanças rápidas, esta ação pode introduzir oscilações 
que implicariam numa instabilidade do sistema 
Sodt.DVKi.KpDV.Kp)t(MV
t
0
 
CONTROLE PI 
VP - Variável de Processo 
S0 
SP - Setpoint 
MV – Sinal de saída 
do controlador 
COMANDO 
u(t) 
saída do 
controlador 
y(t) 
medida 
VP = SP 
PROPORCIONAL - INTEGRAL 
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So
dt
de
TdMV 
onde: 
de/dt = Taxa de variação do desvio 
So = Saída para desvio zero 
Td = Tempo derivativo 
VP - Variável de Processo 
S0 
SP - Setpoint 
MV – Sinal de saída 
do controlador 
COMANDO 
u(t) 
saída do 
controlador 
y(t) 
medida 
VP = SP 
CONTROLE D 
DERIVATIVO 
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DERIVATIVO 
CONTROLE D 
So
dt
de
Tdtu )(
controle 
No instante em que o desvio 
tende a acontecer, 
fornece uma correção para prevenir 
o sistema quanto ao aumento do desvio, 
diminuindo o tempo de resposta 
Característica: 
•Correção antecipada do desvio 
•Usada para acelerar e estabilizar a malha 
•Reduz o “overshoot” e o período de oscilação 
•Não é indicada para processos com ruído 
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PROPORCIONAL-DERIVATIVO 
CONTROLE PD 
dt
tde
TdKpteKptu
)(
)()( 
tempo derivativo 
constante 
proporcional 
 (ganho) 
Sua ação tem caráter antecipatório, entretanto, 
 
Sua desvantagem é amplificar os sinais de ruído e 
causar efeito de saturação no atuador 
 
Nunca usado sozinho, 
pois é efetivo só durante os períodos transitórios 
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CONTROLE PID 
Combinação: 
da ação de controle proporcional, 
da ação de controle integral e 
da ação de controle derivativa 
dt
tde
TdKpdtte
Ti
Kp
teKptu
t
)(
)()()(
0
 
tempo derivativo 
constante 
proporcional 
 (ganho) 
tempo integrativo 
Possui as vantagens de cada uma das três ações de controle individuais 
PROPORCIONAL-DERIVATIVO 
Professora Janaina Arantes 
PID – Padrão ISA 
CONTROLE PID 
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PID – Série 
CONTROLE PID 
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PID – Paralelo 
CONTROLE PID 
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CONTROLE PID 
Relação entre os parâmetros: 
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PID 
EXEMPLOS 
INTEGRADOR DERIVADOR 
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PID 
EXEMPLOS NA 
PRÁTICA 
INTEGRADOR DERIVADOR 
1.1.2
1
CR
Fc


CFRF
Fc
..2
1


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AJUSTE
 
Sintonizar controladores PID, 
geralmente é uma tarefa empírica 
realizada por operadores e técnicos 
 
Consiste em variar os ganhos e tempos do controlador e 
avaliar o impacto destas variações junto a 
variável de saída do processo 
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AJUSTE
 
A boa sintonia é um compromisso entre a 
estabilidade/robustez e a 
velocidade de resposta/desempenho 
 
Sintonizar é parte de um processo para reduzir variações 
Não existe regra geral única para todos os casos 
O sucesso da sintonia 
depende de vários fatores como: 
conhecimento, método, ferramentas 
adequadas e principalmente experiência 
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AJUSTE
 
Métodos Práticos 
Consiste em deduzir valores que conduzam ao cálculo dos parâmetros 
partindo da resposta do sistema quando sujeito a entradas específicas 
 
Método Analítico 
Para uma aplicação específica, sempre que a função de transferência 
do sistema é conhecida. 
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AJUSTE
 
Objetivos da sintonia 
Encontrar os parâmetros proporcional, integral e derivativo 
para atender critérios como: 
• Minimizar variações em operação normal 
• Reduzir ou anular overshoot para mudanças de setpoint 
•Atingir rapidamente o novo setpoint 
• Operação estável do controlador mesmo para alterações 
significativas nos parâmetros do processo (robustez) 
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AJUSTE
 
Critérios de sintonia 
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AJUSTE
 
Procedimento geral de sintonia 
1. Testes de variação 
2. Identificação do processo 
3. Escolha do método de sintonia 
4. Cálculo dos parâmetros 
5. Análise da robustez (estabilidade) 
6. Testes de performance 
 
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ATIVIDADE 6 
Pesquisar sobre sintonia de controladores PID 
por métodos práticos: 
•Método da Sensibilidade Limite 
•Método da Curva de Reação 
•Método usando Lugar das Raízes 
Individual 
 
Arquivo eletrônico (8ª semana) – portal

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