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40.4 CONTROLE - Coggle Diagram
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
OBS: Este compensador, por introduzir um avanço de fase, é considerado na bibliografia como um caso particular de um compensado em avanço.
A ação derivativa tem a desvantagem de amplificar os sinais de ruído, o que pode causar um efeito de saturação nos atuadores do sistema.
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)
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.
Controle Avanço-Atraso de Fase (Lead-Lag)
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.
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.