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Sintonia de controle pid, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 01/01/2008

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denis-campos-4 🇧🇷

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SINTONIA DE CONTROLE PID
Autor: [O1]
Jolciney Sampaio
RESUMO
Este é um artigo básico dedicado a sintonia PID dispensando a necessidade de ser inserido um distúrbio
no processo. Portanto determina o valor PID ainda no momento do projeto da malha de controle.
OBJETIVO:
Determinar ao engenheiro ou técnico ainda no projeto ,os valores de PID para a sintonia da malha que
esteja sendo projetada. Ou ainda quando este trabalho não tiver sido realizado previamente , no momento do
Start-up facilitar e abreviar esta etapa , inclusive determinar valores do Ganho Adaptativo [O2]para dif. Cond.
de Processo.
INTRODUÇAO:
Métodos consagrados como o de ZIEGLER-NICHOLS e o CHR são baseados na obtenção da curva
de reação do processo ( combinação tempo de resposta do processo, com a capacidade de recuperação,
dada pela válvula) . Através desta curva , este método baseia-se no tempo de resposta do sistema , e
depende das seguintes variáveis:
1-TEMPO DE RESPOSTA DO PROCESSO ( Capacitancia ou ainda “Tempo de Retenção” )
Variável básica ,que facilmente pode ser determinada . O ganho é diretamente proporcional ao tempo
de resposta do processo ( quanto maior o tempo de resposta do sistema maior será o ganho ideal )
Analisando uma malha de redução de pressão de vapor.[O3]
“ Tempo de resposta “ ( seg. ) = Comp. da tubulação ( metros ) / Velocidade do vapor ( m /
segundos )
2- CAPACIDADE DE RECUPERAÇAO DO SISTEMA
Variável básica determinada pelo Cv da válvula de controle. O Ganho é inversamente proporcional ao
CV da válvula de controle. Na formula e determinada pela porcentagem de abertura da válvula de controle
necessária para estabilizar o processo.
Porcentagem de Abertura = CVcalculado / CVselecionado f (curva característica de vazão)
EQUAÇÃO BÁSICA DE ESTUDO
Embora seja uma formula básica foi amplamente utilizada em diversos processos com excelente
êxito em algoritmo de controle PID tipo paralelo ideal . mais comunmente utilizado.[O4]
G = T*A I = T*A
K 10
G = Ganho do PID
T = Tempo de resposta do processo
A = Porcentagem de Abertura da válvula de controle
K= Ganho Total da Válvula de controle = CV selecionado / Cv calculado
I = Tempo de Integral ( minutos )
3- SPAN[O5] DO TRANSMISSOR
Variável básica. Normalmente determina-se o span do transmissor para 2* set point , porem em
muitas ocasiões isto não e possível pôr diversos fatores. Para absorver esta variável foi adicionado um fator
de correção do transmissor ( PT )
PT = SPAN
2*SET
pf3

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SINTONIA DE CONTROLE PID

Autor: [O1] Jolciney Sampaio

RESUMO

Este é um artigo básico dedicado a sintonia PID dispensando a necessidade de ser inserido um distúrbio no processo. Portanto determina o valor PID ainda no momento do projeto da malha de controle.

OBJETIVO:

Determinar ao engenheiro ou técnico ainda no projeto ,os valores de PID para a sintonia da malha que esteja sendo projetada. Ou ainda quando este trabalho não tiver sido realizado previamente , no momento do Start-up facilitar e abreviar esta etapa , inclusive determinar valores do Ganho Adaptativo [O2] para dif. Cond. de Processo.

INTRODUÇAO:

Métodos consagrados como o de ZIEGLER-NICHOLS e o CHR são baseados na obtenção da curva de reação do processo ( combinação tempo de resposta do processo, com a capacidade de recuperação, dada pela válvula ). Através desta curva , este método baseia-se no tempo de resposta do sistema , e depende das seguintes variáveis:

1-TEMPO DE RESPOSTA DO PROCESSO ( Capacitancia ou ainda “Tempo de Retenção” ) Variável básica ,que facilmente pode ser determinada. O ganho é diretamente proporcional ao tempo de resposta do processo ( quanto maior o tempo de resposta do sistema maior será o ganho ideal )

Analisando uma malha de redução de pressão de vapor. [O3]

“ Tempo de resposta “ ( seg. ) = Comp. da tubulação ( metros ) / Velocidade do vapor ( m / segundos )

2- CAPACIDADE DE RECUPERAÇAO DO SISTEMA

Variável básica determinada pelo Cv da válvula de controle. O Ganho é inversamente proporcional ao CV da válvula de controle. Na formula e determinada pela porcentagem de abertura da válvula de controle necessária para estabilizar o processo.

Porcentagem de Abertura = CVcalculado / CVselecionado f (curva característica de vazão) EQUAÇÃO BÁSICA DE ESTUDO Embora seja uma formula básica foi amplamente utilizada em diversos processos com excelente êxito em algoritmo de controle PID tipo paralelo ideal. mais comunmente utilizado. [O4]

G = TA I = TA

K 10

G = Ganho do PID T = Tempo de resposta do processo A = Porcentagem de Abertura da válvula de controle K= Ganho Total da Válvula de controle = CV selecionado / Cv calculado I = Tempo de Integral ( minutos )

3- SPAN [O5] DO TRANSMISSOR

Variável básica. Normalmente determina-se o span do transmissor para 2* set point , porem em muitas ocasiões isto não e possível pôr diversos fatores. Para absorver esta variável foi adicionado um fator de correção do transmissor ( PT ) PT = SPAN 2*SET

PT = fator de correção do transmissor SPAN= valor de calibraçao do transmissor SET = set point

Equação Geral G [O6] = ( T [O7] *A [O8] ) * PT [O9] I [O10] = T [O11] *A

[O12]

K [O13] 10 [O14]

FATORES SECUNDARIOS QUE INFLUENCIAM NA SINTONIA

A – CURVA CARACTERISTICA DE VAZAO DA VÁLVULA DE CONTROLE

Influencia na reação do processo , pois com diferentes curvas o processo ira responder de modos diferentes. Na fórmula esta variável foi absorvida pela porcentagem de abertura da válvula de controle. ( curvas de vazão diferentes = porcentagem de aberturas diferentes )

B- VARIAÇOES DE CARGA DE ENTRADA ( PI )

Esta variável e absorvida pela porcentagem de abertura da válvula de controle.

C- FREQUENCIA DA VARIAÇAO DE CARGA ( oscilações cíclicas ) Esta variável não é absorvida pela formula , pois só passa a ser importante quando o tempo de resposta do processo e menor que 0,15 segundos. Este problema é solucionado adicionando-se um filtro de 1 a 2 segundos no PT ou na PV. Em algumas situações este problema também pode ser solucionado otimizando- se a sintonia de outras malhas que estejam provocando estas oscilações ou ainda utilizando-se um ganho adaptativo. Em fim o problema deve ser estudado para verificar qual a melhor medida a ser adotada para cada caso.

OUTROS FATORES REFERENTES A VÁLVULA DE CONTROLE

Existem também outros fatores que influenciam na sintonia , alguns mais fáceis e outros um pouco mais trabalhosos de serem determinados , porem não só possíveis de serem previstos como de ser adicionado fatores de correção na formula básica que absorvam estas variáveis.

ALCANCE DE FAIXA ( rangeabilidade ) Tipo globo = 100:1 Tipo borboleta = 10: 1

B- FL FATOR DE RECUPERAÇAO DE PRESSAO

Fator inerente de cada tipo de válvula de controle utilizada Tipo Globo FL = 0.85 Borboleta FL = 0.

C- VELOCIDADE DE RESPOSTA

Depende do tipo de atuador utilizado na válvula de controle , e do volume do atuador ( em geral atuador tipo pistao possui um tempo de resposta menor que o de diafragma-mola )

Exemplo do tempo de resposta para diferentes válvulas com atuador Diafragma-mola

Área do Diaf Pol quadrada

Curso Polegadas

Código Atuador Hiter

Tempo de resposta O15