da apresentação

Automação Industrial
Unidade 2 – Respostas de um Sistema de Controle
Prof. Rodrigo Cardoso Fuentes
[email protected]
Prof. Rafael Concatto Beltrame
[email protected]
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Objetivos da Aula
1. Definir e identificar
–
–
–
–
–
–
Resposta ideal (desejada)
Resposta lenta
Resposta com overshoot
Resposta oscilatória (marginalmente estável)
Resposta estável
Resposta instável
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Revisão
•
Controle manual versus automático
•
Controle analógico versus digital
•
Malha de controle
•
Sistema em malha aberta
•
Sistema em malha fechada
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Especificações (Resposta Transitória)
•
Resposta típica de um sistema de controle (2ª ordem)
y(t)
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Especificações (Resposta Transitória)
Tempo de subida (tr)
•
É o tempo requerido para que a resposta passe de 0 a 100% do valor final  tr = Rise Time
y(t)
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Especificações (Resposta Transitória)
Tempo de acomodação (ts)
•
É o tempo requerido para que a curva de resposta alcance valores em torno do valor final  tS = Settling Time
y(t)
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Especificações (Resposta Transitória)
Máximo sobre‐sinal (overshoot) (Mp)
•
•
É o valor máximo (pico) da curva de resposta do sistema
É medido em percentual
y(t)
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Especificações (Resposta Transitória)
Atraso de transporte (td)
•
É o tempo requerido para que uma variação no sinal de entrada (excitação) seja efetivamente “percebida” pela variável de saída (resposta)  td = Delay Time
y(t)
Td
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Especificações (Resposta Transitória)
•
Sistemas que apresentam
atraso de transporte
–
–
–
–
–
Sistemas térmicos
Sistemas hidráulicos
Sistemas pneumáticos
Resposta de sensores
Controladores digitais
– Tem grande impacto na
estabilidade de sistemas
operando em malha‐fechada
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Especificações (Resposta Transitória)
•
Exemplo: Injeção Eletrônica
Sonda Lâmbda
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Especificações (Resposta Transitória)
•
Exemplo: Injeção Eletrônica
Sonda Lâmbda
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Especificações (Resposta Transitória)
•
Exemplo: Injeção Eletrônica
Possui Atraso
de Transporte
“Set Point”
Valor desejado
de O2
+
–
Controlador
(Eletrônico)
Atuador
(Válvula)
“Variável de Saída”
O2 no
escapamento
Processo
(Combustão)
Medição
(Sonda Lâmbda)
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Respostas de um Sistema de Controle
•
Consideração Inicial
– Sistema opera em Malha Fechada
– Controlador é realimentado com informações do sinal de saída
“Process Value”
“Set Point”
+
–
Controlador
Atuador
Processo
Medição
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Respostas de um Sistema de Controle
Resposta desejada
•
•
O elemento controlador minimiza o erro entre PV e SV a partir de uma ação de controle
Deseja‐se: resposta rápida e precisa
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Respostas de um Sistema de Controle
Resposta lenta
•
Se o controlador for inadequado ou sua ação de controle for de baixa intensidade, o erro poderá nunca ser anulado
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Respostas de um Sistema de Controle
Resposta com overshoot
•
•
Se a ação de controle for demasiadamente “forte”, teremos overshoot na variável controlada
Questão: Quais sistemas toleram e não toleram overshoot?
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Respostas de um Sistema de Controle
Resposta oscilatória
•
•
O controlador não consegue zerar o erro e este oscila em torno do valor desejado
Sistema marginalmente estável
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Respostas de um Sistema de Controle
Resposta de um sistema instável
•
•
Se o controlador for mal projetado poderá levar o sistema à
instabilidade
Ou seja, perde‐se o controle sobre a variável de interesse
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Respostas de um Sistema de Controle
Resposta típica de um sistema estável
•
O controlador deve satisfazer
– Estabilidade
– Resposta rápida
– Pequeno overshoot
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Respostas de um Sistema de Controle
•
Exemplo: Controle da tensão de uma fonte chaveada
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Respostas de um Sistema de Controle
•
Exemplo: Controle da tensão de uma fonte chaveada
– Mudança do SP  Sistema em Malha Aberta
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Respostas de um Sistema de Controle
•
Exemplo: Controle da tensão de uma fonte chaveada
– Mudança do SP  Sistema em Malha Fechada
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Revisão
• Especificações de um sistema de controle
– Tempo de subida (tr)
– Tempo de acomodação (ts)
– Máximo sobre‐sinal (overshoot) (Mp)
– Atraso de transporte (td)
• Respostas de um sistema de controle
–
–
–
–
Rápida e lenta
Com overshoot
Oscilatória (marginalmente estável)
Instável
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