O documento descreve um projeto de controle de nível utilizando um controlador eletrônico analógico. O projeto visa adquirir experiência prática com conceitos teóricos de eletrônica, instrumentação, cálculo e programação aplicados a sistemas de controle. O documento apresenta detalhes sobre controladores analógicos e digitais, controladores PID, modelagem matemática de plantas e componentes de um sistema de controle como atuadores, sensores, filtros e compensadores.

1. Controle de Nível utilizando um
Controlador Eletrônico Analógico
Pedro Victor Gomes

2. Esquemático simplificado do
Sistema de Controle
Pedro Victor Gomes

3. Justificativa
Adquirir experiência por constatação prática dos
conceitos teóricos, fixando de forma sólida e
coerente o que foi apresentado nas aulas teóricas
expositivas.
• Eletrônica - Circuito do controlador analógico, filtros, etc
• Instrumentação - Sensores e atuadores
• Cálculo - Modelagem e linearização do modelo
• Programação - Algoritmos para aquisição e tratamento dos dados
Pedro Victor Gomes

4. Sistemas de Controle
Controle de um sistema significa agir sobre
o mesmo de modo a obter um resultado
arbitrariamente especificado.
Diagrama de blocos de um Sistema de Controle em malha-fechada.
É necessário conhecer o comportamento desejado
ou o desempenho esperado do sistema.
Pedro Victor Gomes

5. Sistemas de Controle
Controle Analógico e Digital
Controlador Analógico
– Implementações em Hardware
Controlador Digital
– Codificadas em Software
Pedro Victor Gomes

6. Sistemas de Controle
Controle Analógico e Digital
Controlador Analógico
– Baixo custo devido à disposição e natureza dos componentes
– Baixo consumo de energia
– Difícil parametrização e imprecisão no ajuste dos ganhos
Controlador Digital
– Consome consideravelmente mais energia
– Coleta informações do processo, sendo possível elaborar uma tela de supervisório
– Fácil parametrização
– Necessita de conversores: AD/DA
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7. Sistemas de Controle
Controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID)
Pedro Victor Gomes

8. Sistemas de Controle
Controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID)
A equação do Controlador PID paralelo clássico é dada por:
PROPORCIONAL
INTEGRAL
DERIVATIVO
Pedro Victor Gomes

9. Sistemas de Controle
Controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID)
Pedro Victor Gomes

10. Sistemas de Controle
Controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID)
Pedro Victor Gomes

11. Controlador Eletrônico com
Amplificadores Operacionais
AmpOp:
Encapsulamento típico
Pedro Victor Gomes

12. Controlador Eletrônico com
Amplificadores Operacionais
Configurações comuns:
Pedro Victor Gomes

13. Controlador Eletrônico com
Amplificadores Operacionais
Configurações comuns:
Pedro Victor Gomes

14. Controlador Eletrônico com
Amplificadores Operacionais
Configurações comuns:
Pedro Victor Gomes

15. Modelagem Matemática
-Planta (tanque)
- Controlador Eletrônico PID
- Filtros e Compensadores
Pedro Victor Gomes

16. Modelagem Matemática
-Planta (tanque)
Pedro Victor Gomes

17. Modelagem Matemática
-Planta (tanque)
Linearização do modelo
Pedro Victor Gomes

18. Modelagem Matemática
Linearização do modelo
Pedro Victor Gomes

19. Modelagem Matemática
Controlador PID
• Função de Transferência
• Sintonia do Controlador
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20. Modelagem Matemática
Compensadores e Filtros
Função de transferência de um compensador
Curva característica de resposta em freqüência de um filtro passa-baixa
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21. Atuadores
• Calibração – Determinação da zona de saturação
Moto-bombas DC proporcionais
Pedro Victor Gomes

22. Atuadores
• Implementação de um circuito de
acionamento e amplificador de corrente :
Pedro Victor Gomes

23. Sensores
• Calibração do sensor eletrônico
• Implementação da lógica A/D via programação estruturada
MPX2010 da Motorola
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24. Sensores
• Calibração do sensor eletrônico e circuito de condicionamento do sinal
Pedro Victor Gomes

25. Pedro Victor Gomes

26. Outros circuitos
Pedro Victor Gomes

27. Referências Bibliográficas
• OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. Rio de Janeiro.
Editora Prentice/Hall do Brasil LTDA. , 1970.
• NORMAN . NISE. Engenharia de Sistemas de Controle. Editora LTC, 3a
Edição, 2000.
• RICHARD C. DORF. Sistemas de Controle Modernos. Editora LTC. 2000.
• BENJAMIN C. KUO. Automatic Control Systems. 7th Edition, 1995 .
• CHARLES L. PHILLIPS & ROYCE D. HARBOUR. Sistemas de Controle e
Realimentação. Editora Makron Books do Brasil, Edição, 2000.