40.4 CONTROLE

AÇÕES DE CONTROLE BÁSICAS

Controladores

O controlador é um dispositivo físico, podendo ser: eletrônico, mecânico, pneumático, hidráulico ou combinações destes.

Os parâmetros que sofrem ação direta do controlador são denominados de variáveis manipuladas;

Os parâmetros no qual se deseja obter as mudanças que satisfaçam as dadas especificações, denominam-se variáveis controladas.

Controladores Série

Em geral mais simples, entretanto, normalmente exige amplificadores adicionais para aumentar o ganho do sistema.

Consiste em colocar o controlador no ramo direto de alimentação, ou seja, em série com a planta.

Controladores por Realimentação

Em geral, o número de componentes necessários será menor, o controlador é inserido no ramo de realimentação.

AÇÕES PROPORCIONAL, INTEGRAL E DERIVATIVA (P-I-D)

Controle Proporcional (P)

É um amplificador com ganho K ajustável;

O aumento de K diminui o erro de regime;

Em geral, o aumento de K torna o sistema mais oscilatório, podendo instabilizá-lo;

Melhora o regime permanente e piora o transitório, sendo bastante limitado.

Controlador Proporcional + Integral (PI)

Tende a zerar o erro de regime, pois aumenta o tipo do sistema;

Adiciona um polo em p=0 e um zero em z=(-ki/kp);

É utilizado quando a reposta transitória é aceitável e em regime permanente insatisfatória;

Como aumenta a ordem do sistema, acrescenta possibilidades de instabilidade diferentes daquelas apresentadas pelo sistema original.

Controlado Proporcional + Derivativo (PD)

Adiciona um zero em z==(-kp/kd);

É utilizado quando a resposta em regime permanente é aceitável e a resposta transitória insatisfatória;

Leva em conta a taxa de variação do erro;

Introduz um efeito de antecipação no sistema, fazendo com que o mesmo reaja não somente à magnitude do sinal de erro, como também à sua tendência para o instante futuro, iniciando, assim, uma ação corretiva mais cedo

A ação derivativa tem a desvantagem de amplificar os sinais de ruído, o que pode causar um efeito de saturação nos atuadores do sistema.

OBS: Este compensador, por introduzir um avanço de fase, é considerado na bibliografia como um caso particular de um compensado em avanço.

Controlador Proporcional + Integral + Derivativo (PID)

É utilizado quando temos resposta transitória e em regime insatisfatórias;

Adiciona um polo em p=0 e 2 zeros, que dependem dos parâmetro do controlador.

Geralmente os dois zeros são reais e iguais.

AVANÇO-ATRASO

Controlador Atraso de Fase (Lag)

Controle Avanço-Atraso de Fase (Lead-Lag)

Controlador Avanço de Fase (Lead)

Em geral, seus efeitos correspondem a um aumento no amortecimento, com menos tempo de subida e de acomodação, o que corresponde, no domínio da frequência, a um aumento na largura de faixa.

Além disso, as margens de ganho e de fase são melhoradas, contudo o erro estacionário não é afetado.

Introduz um zero e um polo;

Melhora o transitório, a exemplo do controlador PD;

Sempre adianta a fase.

Uma compensação em atraso melhora o erro em regime permanente, no entanto, diminui a largura de faixa, o que implica em termos de domínio do tempo, numa resposta mais lenta.

Em alguns casos é preciso reduzir a largura de faixa de um dado sistema com o intuito de torná-lo menos suscetível a sinais de ruído.

Introduz um zero e um polo

Melhora o regime, a exemplo do controlador PI;

Sempre atrasa a fase;

Não zera o erro, mas reduz bastante.

Introduz dois zeros e dois polos;

É usado para melhorar o desempenho em regime e o transitório;

Introduz a vantagem de ambos;

É análogo ao controlador PID.