Curso Online de FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS APLICADOS AOS ESTUDOS DE PRÁTICAS EXPERIMENTAIS DE CONTROLE DE PROCESSOS

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Capítulo 1 - Introdução. Capítulo 2 - Modelos Matemáticos de Sistemas. Capítulo 3 - Função de Transferência. Capítulo 4 - Contro...

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Capítulo 1 - Introdução.

Capítulo 2 - Modelos Matemáticos de Sistemas.

Capítulo 3 - Função de Transferência.

Capítulo 4 - Controladores.

Capítulo 5 - Ajustes de Controladores.

Capítulo 6 - Procedimento Experimental.

Johnson Pontes de Moura Bolsista de Doutorado possui graduação em ENGENHARIA QUÍMICA pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2000) e mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (Outubro de 2007). , atuando principalmente nos seguintes temas: Modelagem de transmissão de calor em alimentos submetidos a protótipos de energia alternativa(fogões solares); Estudo comparativo entre as formas de energias convencionais e não convencionais; Secadores solares. Cursei algumas disciplinas de Doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Campina Grande e também de pós-graduação no Curso de Licenciamento Ambiental on shore(PROMINP-PETROBRÁS). Lecionei na função de Professor Adjunto dos Departamentos de Engenharias Química e Mecânica da Faculdade de Aracruz e nesta instituição, participei da elaboração do projeto do curso de Pós-graduação Lato sensu em Gestão Ambiental(2008-2009). Também lecionei em Cursos de Pós-Graduação disciplinas na Área de Gestão da Produção em Petróleo e Gás (FACULDADE UNISAM-ES), Módulo de Geologia e Geofísica do Petróleo(FACULDADE UNISAM-ES) e de Didática do Ensino Superior (Curso de Pós-Graduação em Direito Processual Civil-FACULDADE DO VALE DO CRICARÉ-UNIVC-ES) e Módulo Metodologia do Trabalho Científico para os cursos de Pós em MBA em Gestão Empresarial Contemporânea e Gestão Ambiental(FACULDADE DO VALE DO CRICARÉ). Atuei como professor Substituto da Universidade Federal do Espírito Santo, lecionando as disciplinas de Química Instrumental e Química Geral para os cursos de Agronomia e Farmácia no CEUNES, em São Mateus/ES. (Texto informado pelo autor) Última atualização do currículo em 31/03/2010 Endereço para acessar este CV: http://lattes.cnpq.br/1187343050007168



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  • FUNDAMENTOS MATEMÁTICOS APLICADOS AOS ESTUDOS DE PRÁTICAS EXPERIMENTAIS DE CONTROLE DE PROCESSOS

    fundamentos matemáticos aplicados aos estudos de práticas experimentais de controle de processos

    johnson pontes de moura

    novembro / 2010

  • Sumário

    sumário

    capítulo 1 - introdução.

    capítulo 2 - modelos matemáticos de sistemas.

    capítulo 3 - função de transferência.

    capítulo 4 - controladores.

    capítulo 5 - ajustes de controladores.

    capítulo 6 - procedimento experimental.

  • 1 - introdução

    1.1 – apresentação do trabalho

    o sistema é constituído por dois tanques interligados, com diversos medidores e sensores e válvulas, que podem ser operadas via computador. este também realiza coleta de dados da planta em intervalos de tempo pré estabelecidos de modo a gerar dados que servirão para desenvolver os cálculos posteriormente.

    1.2 - objetivos
    1.2.1. objetivo geral

    controlar o nível de líquido de uma planta de 2 tanques laboratorial utilizando-se controladores do tipo pid. será necessário modelar o sistema e calcular os parâmetros ótimos do controlador. verificará a eficiência das ações do controlador sobre a planta com a alteração dos setpoints dos níveis.

  • o sistema de controle é um sistema onde desejamos atribuir um sinal de entrada e obter um determinado sinal de saída através do conhecimento do comportamento do sistema.

    um sistema pode ser imaginado como um caixa preta, onde não se conhecem detalhes internos e sim as relações entre um sinal de entrada (uma batida, uma sacudida) e um sinal de saída (oscila, não oscila).

    introdução

    capítulo 1


  • o sinal de entrada é comumente denominado sinal de controle ou variável manipulada (mv) representado por u(t). o sinal de saída é chamado variável controlada, medida ou variável de processo (pv) representada por y(t).

    figura 01: representação de um sistema.

    introdução


  • os sistemas podem operar em duas configurações básicas: malha aberta e malha fechada.

    1.1 - sistemas em malha aberta:

    o sinal de entrada é um sinal pré-setado, baseado em experiências passadas, de forma que o sistema forneça o sinal de saída desejado. como não há informação de realimentação não é possível corrigir o sinal de entrada de forma a alcançar um sinal de saída desejado.

    introdução

  • 1.1 - sistemas em malha aberta:

    vantagens: simples, barato.
    desvantagens: impreciso, sem realimentação.

    elementos básicos:

    variável controlada: a variável de interesse a ser medida e controlada no sistema. transformada em sinal por meio de medidores. (nível do tanque no exemplo).

    controlador: envia um ou vários sinais ao processo (baseado em experiências passadas) de forma que se alcance , na saída, o valor desejado para variável controlada. (operador abrindo a válvula, no exemplo).

    introdução


  • 1.2 - sistemas em malha fechada:

    o sinal de saída é realimentado para um comparador que o compara ao sinal de entrada (set-point), gerando um sinal corrigido que entra novamente no sistema de forma a alcançar o sinal de saída desejado.

    vantagens: compensa erros, saída constante, menos sensível a distúrbios (torna o sistema mais robusto).

    desvantagens: complexo, caro, podem instabilizar o sistema se houver tempo morto.

    introdução


  • 1.2 - sistemas em malha fechada:

    figura 02 – ysp(t)=entrada, sinal de referência ou set-point; e =erro; u(t)= excitação da
    planta; l(t)=distúrbio na carga; n(t)= ruído; y(t) = sinal de saída.

    introdução


  • 1.2 - sistemas em malha fechada:

    sistemas em malha fechada tem uma sensibilidade a mudanças nas funções de transferência muito menor do que sistemas em malha aberta. dessa forma são muito mais estáveis que malhas abertas a variações que alterem a função de transferência.

    o controlador é sempre formado por um comparador ou detector de erro e um elemento ativo que irá condicionar o sinal saído do comparador, este elemento tem uma função de transferência a que chamamos de g(s).

    introdução


  • 1.2 - sistemas em malha fechada:

    elementos básicos:

    comparador: compara a entrada (set-point) da variável controlada com o valor medido (de saída) e gera um sinal de erro que indica o quanto o sinal de saída está longe do de entrada.

    controlador: decide a ação a ser tomada com base no erro enviado pelo comparador. executa operações matemáticas sobre o erro para gerar o sinal u(t).

    processo ou planta: é o sistema no qual a variável está sendo controlada.

    introdução


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