Controladores analógicos ou Controladores PID
Exemplos de controles analógicos: controle de velocidade, controle de posicionamento, controle de torque, controle de tensão, etc. O que todos esses controles têm em comum? Eles controlam processos rápidos.
Sistema de controle em malha fechada com controle PID
Analisar o funcionamento do controle
Resposta aos degraus de um Controlador
Princípio: Um salto de tensão de 1V é aplicado à entrada do controlador. Os parâmetros do controlador são determinados por meio da resposta de saída. Consideramos as ações P, I e D por si só:
.
Controlador proporcional (ou controlador P)
Um controlador P tem um sinal de saída v(t), que é proporcional ao erro de controle (v ~ e) sem atraso. Assim que o erro de controle retorna ao valor 0, esse controlador também tem a sinal 0 V na saída.
Resposta aos degraus de um Controlador P
Determine o parâmetro fator de ganho proporcional Kp:
Kp = Δ u
. Δe
Apesar de o controlador P reagir imediatamente, um controle P tem um desvio de controle permanente!
Controlador integral (ou controlador I)
A parte integral é usada para otimização porque pode reduzir um desvio de controle a zero. Como você pode ver, a saída integral aumenta constantemente enquanto ainda houver um desvio de controle. Quando o desvio de controle é zero, a saída I permanece em seu valor constante e é reduzida novamente apenas por um desvio de controle com sinal oposto.
Resposta aos degraus de um Controlador I
Determine os parâmetros do controlador I:
Como o sinal de saída do controlador I cresce constantemente durante um desvio de controle, você relacionaria a inclinação do controlador I à sinal e de entrada:
Ganho integral Ki: = (Δ u / Δt) = (u - u0)
. Δ e (Δt * Δe)
A unidade desse ganho integral Ki é 1/s. Como esse parâmetro é difícil de compreender para o usuário, você usaria o chamado tempo integral, que representa a recíproca:
Tempo integrativo TI = 1 / KI = (Δ t * Δe ) / Δu.
Como definir o tempo integral de um controlador I
Em poucas palavras: Ti é o tempo até que a saída seja igual ao nível do sinal de entrada..
Controlador D ou controlador diferencial
A parte diferencial também serve para otimização. Com sua força, o controlador reage a uma alteração de um desvio de controle muito rápido. Ela também reduz a ondulação do controle.
Resposta aos degraus de um Controlador D
Determinar o parâmetro de um controlador D
O controlador D reage a uma alteração no desvio de controle! Problema: nenhum parâmetro de um controlador D pode ser derivado da resposta em degrau. Dica: Como sinal de entrada, usamos uma rampa:
Ganho derivativo KD
KD = Δ u _ _ = Δ u * Δt
. Δ e / Δt Δe
.
..
.
Teste de múltipla escolha
Exercício: Resposta ao degrau de um controlador PI
Empiricamente, você configurou o controlador PID da melhor forma possível com os seguintes parâmetros: KP = 1.5, Ti = 0.002 s
Um salto de tensão de 1 volt é aplicado à entrada do controlador. Complete a resposta em degrau da força P e I, bem como do controlador PI combinado na folha de solução.
Exercício resposta aos degraus de um Controlador-PI
Exercício resposta aos degraus de um Controlador-PI - solução