Terminologia: Tipos de Variáveis - Autenticação · e pertencem a duas categorias distintas: ¾Variáveis manipuladas que são ajustadas para se conseguir o comportamento desejado

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Carla C. Pinheiro – DEQB - IST 1


Terminologia: Tipos de VariTerminologia: Tipos de VariááveisveisAs variáveis de saída são variáveis dependentes que nos dão informação sobre o estado interno do sistema, e que queremos manter nos valores especificados (referência ou “set point”), desejados ou próximo deles.

As variáveis de entrada são as variáveis que de forma independente estimulam o sistema induzindo-lhe alterações,e pertencem a duas categorias distintas:

Variáveis manipuladas que são ajustadas para se conseguir o comportamento desejado no processo.Variáveis de perturbação cujos valores variam devido a alterações noutros processos e no ambiente envolvente.

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Tipos de VariTipos de Variááveisveis

ATENÇÃO: As designações: variáveis de entrada “inputs” e variáveis de saída “outputs”, referem-se a entradas e saídas no fluxo de informação do sistema, e podem não corresponder respectivamente a variáveis das correntes de entrada e de saída físicas do sistema!!


ExemploExemplo: : OperaOperaççãoão automautomááticatica

LT LC

MedirCompararDecidirActuar

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ExemploExemplo: : TerminologiaTerminologia

Perturbação

VariávelManipulada

VariávelControlada Referência ou

set pointLT LC


ElementosElementos do do CicloCiclo de de ControloControlo

Sistema Sistema

Sensor

Controlador

Actuador

Controladores

Sensores

Actuadores

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Exemplo: SeparaExemplo: Separaçção Flashão Flash

F4


SeparaSeparaçção Flash: 5 objectivos de controloão Flash: 5 objectivos de controlo

Dar exemplo1. Segurança

2. Protecção do ambiente

3. Protecção do equipamento

4. Caudal de alimentação à entrada da unidade

5. Qualidade do produto

F4

5








6. Rendimento

F4








6. Rendimento

Para a Flare

F4

6








6. Rendimento

F4








6. Rendimento

F4

7








6. Rendimento

F4


VVáálvula e actuador pneumlvula e actuador pneumááticotico

Válvula de ControloCorpo da VálvulaActuador da válvula

Conversor I/P Circuito de ar comprimido

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ExemploExemplo de de VVáálvulalvula de de ControloControloPneumPneumááticatica

Actuador da válvula (conversor I/P)


EsquemaEsquema de de umauma VVáálvulalvula de de ControloControlo PneumPneumááticatica

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SistemasSistemas de de SensoresSensores

SensorSensores de temperaturaSensores de caudalsensores de nívelSensores de pressãoAnalizadores de composição

Transmissor


MedidorMedidor de caudal de Prato de de caudal de Prato de OrifOrifííciocio/DP/DP

FC

FT

Flow Setpoint

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Prato de Prato de OrifOrifííciocio


ExemploExemplo de Sensor de Sensor magnmagnééticotico de de caudalcaudal

Baseado na mediçãoda corrente geradapelo caudal de um fluído condutoratravés de um campo magnético.

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Exemplo: MisturadorExemplo: Misturador

Água Quente

Água Fria

Água Morna


Misturador Misturador –– DescriDescriçção Matemão Matemááticatica

( ) ( ) ( )refmpmreffpfrefqpqm

p - TTCQ - TTCQ - TTCQdt

dTVC = −+

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Alternativas (Escolha de VariAlternativas (Escolha de Variááveis)veis)

Medir a temperatura de saída e manipular o caudal de água fria;Medir a temperatura de saída e manipular o caudal de água quente.

Em qualquer dos casos o caudal total ésempre alterado


ControloControlo PrevisionalPrevisional ouou DirectoDirecto((feedforwardfeedforward))

ProcessoControladorprevisional

uSP y

Referência SaídaControlada

Perturbação

Manipulada

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Misturador Misturador –– Controlo PrevisionalControlo Previsional

( ) ( )mffmqqm - TTQ - TTQ

dtdTV = +

=0

( )( )mq

mffq - TT

- TTQQ = −

Se Tref = Tm


Misturador Misturador –– Controlo PrevisionalControlo Previsional

( )( )mq

mffq - TT

- TTQQ = − Q =+ fq QQ

( )( )fq

mfq - TT

- TTQQ

= − ( )

( )fq

mqf - TT

- TTQQ

=

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ControloControlo de Rede Re--AlimentaAlimentaççãoão (feedback)(feedback)

ProcessoControladoruSP y

Referência SaídaControlada

Manipulada

Perturbação


EstratEstratéégias de Controlo: Alternativasgias de Controlo: Alternativas

PrevisionalAcção ocorre antes da perturbação ter efeito na saída;Tem que se medir (ou estimar com precisão) a variável perturbadora;Não ocorre acção para perturbações não medidas;É necessário um modelo do processo.

RealimentaçãoOcorre acção independentemente da fonte da perturbação;A sensibilidade da variável de saída a quaisquer perturbações é reduzida;A acção só ocorre depois da perturbação ter efeito na saída.

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ControloControlo de Rede Re--AlimentaAlimentaççãoão jjáá usadousadono no sséécc. III BC!. III BC!

From Wikipedia: In Ctesibius's clepsydra from the 3rd century BC, the human-shaped hour pointer ascends as water flows in. Outflow drives a series of gears that rotates a cylinder bearing hour lengths appropriate for each day's date.

O funcinamento deste relógio de águatinha incluído um esquemaautomático de controlo porrealimentação: para assegurar um caudal constante das gotas de águana entrada do mecanismo do relógio, era necessário manter constante o nível de água num reservatório inicial.


Actualmente: Controlo por computadorActualmente: Controlo por computador

A potência de cálculo do computador abriu as portas para uma operação óptima do processo e múltiplas aplicações integradas.

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OperaOperaççãoão emem ciclo fechadociclo fechado

Processo

Variáveisa controlar

Controlador Actuador

Sensor/TransmissorValores medidos

Variáveismanipuladas

Valores desejadosReferências

Diagrama de blocos


Um Um exemploexemplo de de controlocontrolo no no diadia a a diadia: : conduzirconduzir um um automautomóóvelvel

Objectivo de controlo (“set point”) - Manter o automóvel na estrada ou rua na sua faixaVariável controlada – Localização na estrada ou ruaVariável manipulada – Orientação das rodas da frenteActuador – Braços do condutor e volanteSensor – Olhos do condutorControlador - CondutorPerturbação – Curvas na estrada ou rua

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ExemploExemplo: : PermutadorPermutador de de calorcalor

(C.A. Smith and A. (C.A. Smith and A. CorripioCorripio,, Principles and Practice of Automatic Process ControlPrinciples and Practice of Automatic Process Control, Wiley, 2006), Wiley, 2006)


ControloControlo de de TemperaturaTemperatura de um de um permutadorpermutadorde de calorcalor porpor realimentarealimentaççãoão

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Carla C. Pinheiro – DEQB - IST 35(C.A. Smith and A. (C.A. Smith and A. CorripioCorripio,, Principles and Practice of Automatic Process ControlPrinciples and Practice of Automatic Process Control, Wiley, 2006), Wiley, 2006)

ControloControlo de de TemperaturaTemperatura de um de um permutadorpermutador de de calorcalor porpor realimentarealimentaççãoão

Controlo por Realimentação


ControloControlo de de TemperaturaTemperatura de um de um permutadorpermutador de de calorcalor porpor realimentarealimentaççãoão

Objectivo de controlo (“Set point”) - Manterconstante a temperatura da corrente de saída do produtoVariável controlada – Temperatura de saída da corrente do produtoVariável manipulada – Caudal de vaporActuador – Válvula de controlo na linha de vaporSensor – Termopar na corrente de saída do produtoPerturbação – Alterações na temperatura da corrente de alimentação do produto.

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Carla C. Pinheiro – DEQB - IST 37(C.A. Smith and A. (C.A. Smith and A. CorripioCorripio,, Principles and Practice of Automatic Process ControlPrinciples and Practice of Automatic Process Control, Wiley, 2006), Wiley, 2006)

Controlo Previsional ou

Directo

ControloControlo PrevisionalPrevisional de de TemperaturaTemperaturade um de um permutadorpermutador de de calorcalor


ComparaComparaççãoão: : ConduzirConduzir um um automautomóóvelvel e e controlarcontrolar um um permutadorpermutador de de calorcalor

Variável controlada: posição do automóvelna estrada vs. temperatura da corrente de saídaActuador: braço do condutor e volante vs. válvula de controloControlador: o condutor vs. um controladorelectrónicoSensor: os olhos do condutor vs. termopar

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Investe-se muito esforço a compreender a dinâmica dos processos entre variáveis de entrada “inputs”e variáveis de saída “outputs”!

SelecSelecçção da Estrutura de Controloão da Estrutura de Controlo

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Terminologia: Tipos de Variáveis - Autenticação · e pertencem a duas categorias distintas: ¾Variáveis manipuladas que são ajustadas para se conseguir o comportamento desejado