Introdução ao Controle de Processos e à Instrumentação Usando Scicos

Description

Este livro apresenta os métodos fundamentais de engenharia de projeto e aperfeiçoamento de sistemas de controle de processo em nível básico. Serão estudados os processos e sua modelagem a fim de conhecer as características dinâmicas e de regime estável destes e os conceitos fundamentais para a compreensão das teorias de controle clássico e avançado. O livro foi elaborado para o manuseio do utilitário Scicos na análise e projeto de sistemas de controle contínuos no tempo em vez da tradicional técnica da Transformada de Laplace, procurando não carregar com cálculos matemáticos, mas enfatizar sempre os conceitos envolvidos. APRESENTAÇÃO. 9 UNIDADE 1: Introdução ao controle de processo 1.1 Primeiras palavras. 13 1.2 Problematizando o tema. 13 1.3 O sistema de controle de processo. 14 1.4 Elementos de uma malha de controle. 16 1.5 Representação de uma malha de controle. 17 1.5.1 Diagrama P&I. 17 1.5.2 Diagrama de blocos. 18 UNIDADE 2: Dinâmica do processo 2.1 Primeiras palavras. 25 2.2 Problematizando o tema. 25 2.3 Processos de primeira ordem. 26 2.3.1 Ganho do processo. 36 2.3.2 Constante de tempo . 37 2.4 Processos integradores. 38 2.5 Processos de segunda ordem. 42 2.6 Elementos dinâmicos em série. 48 2.7 Tempo morto (atraso por transporte). 53 2.8 Processo de primeira ordem com tempo morto. 55 2.9 Processo de segunda ordem com tempo morto . 62 UNIDADE 3: Componentes de um sistema de controle 3.1 Primeiras palavras. 65 3.2 Problematizando o tema. 65 3.3 Controladores PID. 66 3.3.1 Controlador Proporcional (Controlador P). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 3.3.2 Controlador Proporcional-Integral (Controlador PI) . 69 3.3.3 Controlador Proporcional-Integral-Derivativo (Controlador PID). . . . . . . . .70 3.4 Dispositivos de medição e de atuação . 73 3.4.1 Dispositivo de medição. 74 3.4.2 Elemento final de controle. 76 UNIDADE 4: Sintonia de malhas de controle 4.1 Primeiras palavras. 85 4.2 Problematizando o tema. 85 4.3 Índice de desempenho. 87 4.4 Métodos de sintonia de controladores. 89 4.4.1 Sintonia em malha fechada. 91 4.4.2 Sintonia em malha aberta. 93 4.4.2.1 Método da curva de reação do processo. 93 4.4.2.2 Método de Cohen-Coon. 100 4.4.2.3 Relações de projeto baseadas em critério de erro integral . 105 4.5 Estabilidade a partir de um ponto de vista prático. 111 UNIDADE 5: Controle avançado 5.1 Primeiras palavras. 117 5.2 Problematizando o tema. 117 5.3 Controle antecipatório. 117 5.3.1 Projeto de controle antecipatório baseado no modelo em estado estacionário. 118 5.3.2 Projeto de controle antecipatório baseado no modelo dinâmico. 120 5.3.3 Aspectos práticos no projeto do controlador antecipatório. 125 5.3.4 Realizabilidade física. 127 5.4 Controle feedback-feedforward . 131 5.5 Controle de relação. 134 5.6 Controle em cascata. 138 REFERÊNCIAS. 145