Artigo Controlador PID

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Controlador Proporcional Integral Derivativo
Thatiany Magalhães de Sousa.
OBJETIVOS
O presente artigo foi elaborado com o objetivo de explicar o que é um controlador PID, para fazer parte do encerramento curricular da disciplina de Automação, Simulação e Controle ministrada pelo professor Márcio da Silva Vilela.
INTRODUÇÃO 
Controlador PID são controladores de uso frequente devido sua simplicidade, ele possui três formas de controle: proporcional, integral e derivativa. O objetivo do controlador PID é melhorar o seguimento e a rejeição de perturbações, além deste benéfico ele também é útil para melhorar a resposta transitória ou estabilidade relativa. O controlador PID é muito utilizado em controle de processos para deixa-lo mais simples e preciso. A letra P representa as ações proporcionais, ela serve para minimizar o erro, a letra I representa a ações integrais, sua ação será zerar a possibilidade do erro, a ação derivativa representada pela letra D tem o objetivo de antecipar as chances de erro podendo controlar as variáveis do processo.
 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
PID é uma técnica de controle de processos que une as ações derivativa, integral e proporcional, fazendo assim com que o sinal de erro seja minimizado pela ação proporcional, zerado pela ação integral e obtido com uma velocidade antecipativa pela ação derivativa.
Antes da era tecnológica, as máquinas industriais eram operadas manualmente, ou seja, era utilizada mão de obra humana para cada setor existente. Com aumento de custos, tanto da mão de obra como dos equipamentos, após inovações, se tornou inviável a utilização de controles manuais. (ALVES, 2010)
Alves (2010, p. 2) cita que “um novo incremento na capacidade de processamento dos computadores, nos anos de 1990, fez com que as técnicas de controle se voltassem para a aplicação da inteligência artificial no controle de processos industriais”. Dessa forma, desenvolvendo sistemas especializados.
Os controladores de processos podem ser classificados em controladores clássicos ou convencionais e controladores avançados. Também existem basicamente dois tipos de natureza de controle: os auto operados e os operados por alguma energia externa. (UNBEHAUEN, 1996).
Os controladores clássicos são adequados na resolução de problemas quando um processo é definido adequadamente, neste caso não há falha nos tratamentos devido a sua não linearidade. O uso de controladores avançados é motivado pelo fato de haver mais sucesso no controle por operadores humanos especializados (UNBEHAUEN, 1996).
Existem alguns algoritmos de controle nos quais podem operar individualmente ou trabalhar em conjunto, conforme a precisão esperada do controle e também conforme o processo: 
• Controle ON-OFF; 
• Controle com ação proporcional (P);
• Controle com ação integral (I); 
• Controle com ação derivativa (D).
Controle ON-OFF 
Esse tipo de controle é conhecido como controle de duas posições, ou seja, ele apenas liga e desliga, neste tipo de controle utiliza-se válvula aberta ou válvula fechada, resistência ligada ou desligada, compressor ligado ou compressor desligado. O sinal de saída desse controle tem apenas duas posições. (ALMEIDA, 2000)
A figura 1 mostra um controlador ON-OFF, no ambiente onde o controlador se encontra a temperatura é controlada, ela é medida através de um sensor de temperatura. A função do controlador é de chavear a resistência tendo como parâmetro o valor da temperatura fornecido pelo sensor de uma forma que se mantenha a temperatura determinada dentro do ambiente.
Figura 1: Controlador ON-OFF
O uso do controle ON-DESLIGADO é ideal em aplicações onde a variável a sir controlada possui um tempo de resposta lento:
• Estufas; 
• Ar-condicionado; 
• Ferro de passar roupa;
 • Refrigeração de motores a combustão, entre outros
Controle proporcional (p)
O controlador proporcional é utilizado em processos que requerem um controle mais suave que o controlador ON-OFF. Este tipo de controle oferece uma relação linear fixa entre o valor da varável controlada e valor que o atuador de controle fornece. O controlador pode ser visualizado eletronicamente na figura 2, onde é possível observamos um circuito subtrator com amplificadores operacionais. Supondo uma situação onde temos um motor que parte a partir do principio que o motor está rodando em uma determinada velocidade, se houver uma alteração na carga do motor provavelmente haverá uma variação da rotação, essa alteração irá implicar no valor da tensão de saída. (ALMEIDA, 2000)
Figura 2: Diagrama de um controle proporcional
Controle integral (i) 
Quando se tem um sistema onde utilizamos um controlador proporcional, nas alterações da carga o reajuste do off-set deve ser feito de forma automática, e não manualmente. A figura 3 representa um diagrama do controle integral. (GOMIDE,1995)
Figura 3: Circuito integrador.
Controle derivativo (d) 
O controle derivativo utiliza um ajuste que aplica ao sistema uma correção proporcional à velocidade com que o desvio aumenta. Sua ação derivativa está associada com a ação proporcional, isso acaba resultando em uma correção antecipada a um desvio que ainda não aconteceu, isso também é conhecido como supercorreção como é mostrado na figura 4.
Figura 4: Gráfico de um controle derivativo
Após a correção, o controlador irá reduzir seus efeitos de forma que deixe suas respostas proporcionais posicionem o elemento de controle final. A figura 5 mostra o diagrama do controle derivativo.
Figura 5: Diagrama do controle derivativo
CONCLUSÃO
O controlador PID serve para resolver problemas onde possui um processo em que o tempo morto é elevado ou retardado de processo são difíceis de controlar utilizando controles proporcionais com ação integral, proporcional ou que possui ação derivativa.
Os controladores possuem suas faixas de aplicação, cada tipo é aplicável a processos com combinações. Características. Na escolha do tipo de controlador é necessário avaliar as necessidades para que além de economizar seja possível resolver o problema de maneira fácil e prática. 
Na escolha do tipo de controlador é necessário avaliar as necessidades para que além de economizar seja possível resolver o problema de maneira fácil e pratica.
REFERÊNCIAS
Almeida, O. M .; Coelho, L. S .; Coelho, A. A. R. (2000). Algumas questões relacionadas ao projeto e avaliação de controladores fuzzy, Anais do IV Congresso de Aplicações Industriais, pg. 168-173. Disponível em:http://coral. ufsm.br/beltrame/arquivos/ disciplinas/medio_automacao_industrial/Aula06_Estrategias_Controle.pdf
Gomide, F.A.C.; R. R. Gudwin; Tanscheit R. (1995). Conceitos fundamentais da teoria de conjuntos fuzzy, lógica fuzzy e aplicações. Sixth International Fuzzy Systems Association World Congress Tutorials – IFSA95, pp. 01-15. Disponível em: http://coral.ufsm.br/beltrame/arquivos/disciplinas/medio_automacao_industrial/Artigo_Teoria_controle_PID.pdf
LOUREIRO ALVES, J.L.,Instrumentação, Controle e Automação de Processos, LTC, 2005. Disponível em: https://www.passeidireto. com/arquivo/20010144/aula-1---automação-e-controle
Unbenhauen, L. (1996) Sistemas de controle industrial de supervisão distribuída e seus problemas para incorporar estratégias avançadas de controle,pg 74-76. Disponível em: http://www.ece.ufrgs.br/~jmgomes/pid/Apostila/apostila/node20.html