CONTROLADORESCONTROLADORES

PneumáticosHidráulicosEletrônicos

Comparação entre sistemas Comparação entre sistemas pneumáticos e hidráulicospneumáticos e hidráulicos

O ar e os gases são compressíveis, enquanto o óleo é incompressívelO ar é desprovido de propriedades lubrificantes e sempre contém vapor de água. O óleo funciona como fluido hidráulico e também lubrificanteA pressão de operação normal de sistemas pneumáticos é muitíssimo mais baixa do que a dos sistemas hidráulicosAs potências de saída dos sistemas pneumáticos são consideravelmente menores do que as dos sistemas hidráulicos

A precisão dos sistemas pneumáticos é deficiente nas baixas velocidades, enquanto a precisão dos atuadores hidráulicos pode ser satisfatória em todas as velocidadesEm sistemas pneumáticos, a fuga externa é permissível até certo ponto, mas a fuga interna deve ser evitada porque a diferença depressão é um tanto pequena. Nos sistemas hidráulicos, a fuga interna é permissível até certo ponto, mas a fuga externa deve ser evitadaNão são requeridas tubulações de retorno em sistemas pneumáticosque utilizam ar, mas elas são sempre necessárias em sistemas hidráulicosA temperatura de operação normal em sistemas pneumáticos é de 5° a 60°C (41°F a 140°F). O sistema pneumático, no entanto, pode ser operado na faixa de 0°C a 200°C (32°F a 392°F). Os sistemas pneumáticos são insensíveis às variações de temperatura, em contraste com sistemas hidráulicos, onde o atrito dos fluidos devido à viscosidade depende grandemente da temperatura. A temperatura de operação normal nos sistemas hidráulicos é de 20°C a 70°C(68°F a 158°F) Sistemas pneumáticos são a prova de fogo e de explosão, enquanto que sistemas hidráulicos não o são

Sistemas PneumáticosSistemas Pneumáticos

ei mmdtdm

&& −= imdtdV &=ρ

TRpTmRpvgás

gás =⇒= ρ

Rpp

dtdp

TRV oio

gás

−=

ioo ppdtdpRC =+

11

)()(

+=RCssP

sP

i

o

Amplificadores pneumáticos Amplificadores pneumáticos bocalbocal--palhetapalheta

Ps = 20 psig (1,4 bar)do = 0,01 in = 0,25 mmdb = 0,016 in = 0,4 mm

Princípio da Transmissão Princípio da Transmissão PneumáticaPneumática

Resistências PneumáticasResistências Pneumáticas

Transmissor de pressãoTransmissor de pressão(d/p CELL)(d/p CELL)

Controlador PneumáticoControlador Pneumático

Relés PneumáticosRelés Pneumáticos

Relés pneumáticosRelés pneumáticos

Relé tipo com dreno

Relé tipo sem dreno

Relé de ação reversa

Exemplo de sistema de Exemplo de sistema de controlecontrole

Controlador ligaControlador liga--desligadesliga

Controlador Proporcional Controlador Proporcional PneumáticoPneumático

xKpb 1=

zKpb 2= zKpc 3=

KxxKKKp

KKp bc ===

2

31

2

3

yKAp sc =

ybaae

babx

+−

+=

No fole

Para o movimento da palheta

p

s

c K

KA

baaK

Kbab

sEsP

=

++

+=1)(

)(

Controlador pneumático sem Controlador pneumático sem mecanismo de retroaçãomecanismo de retroação

Controlador proporcional Controlador proporcional pneumático tipo balanço de pneumático tipo balanço de forçaforça

pe

c KkA

AAsPsP

=−

−=

11

)()(

1

12

Válvula Válvula atuadora atuadora pneumáticapneumática

kxxbxmApc ++= &&&

Desprezando a força devido a massa e ao atrito

kxApc =

cc

KkA

sPsX

==)()(

Se a vazão for proporcional ao deslocamento x

qKsXsQ

=)()(

cc

KsPsX=)()(

vqcc

KKKsPsQ

==)()(

Princípio básico para obtenção Princípio básico para obtenção das ações de controle das ações de controle derivativa e integralderivativa e integralO princípio básico para gerar uma ação de controle

desejada é inserir o inverso da função de transferência desejada no caminho de retroação

)()(1)(

)()(

sHsGsG

sRsC

+=

1)()( >>sHsGSe Então

)(1

)()(

sHsRsC=

Por exemplo:Se for desejada ação de controle proporcional mais derivativa, insere-se um elemento que possui função de transferência integradora

11+Ts

no caminho de retroação

Controle proporcional + Controle proporcional + derivativoderivativo

Controle pneumático proporcional

Diagrama de blocos

111)(

)(

+++

+=

RCskA

baKa

Kbab

sEsP

s

c

11

1>>>

++ RCskA

baKa

s1

11)()(

+++

+=

RCskA

baKa

Kbab

sEsP

s

c

)1()()( sTKsEsP

dpc +=

aAbkK s

p = RCTd =

)1(

11)(

)(+=

++

+= RCsaAbk

RCskA

baKa

Kbab

sEsP s

s

c

Controle proporcional + Controle proporcional + integralintegral

+−

++

+=

1111)(

)(

RCskA

baKa

Kbab

sEsP

s

c

11

11 >>

+−

+ RCskA

baKa

s

+−

+

+=

111)(

)(

RCskA

baKa

Kbab

sEsP

s

c

+=

RCsaAbK

sEsP sc 11)()(

+=sT

KsEsP

ip

c 11)()(

aAbkK s

p = RCTi =

Controle proporcional + Controle proporcional + integral + derivativointegral + derivativo

( ))1)(1(

1)()(

++−

++

+=

CsRCsRsCRCR

kA

baKa

Kbab

sEsP

id

di

s

c

aAbkK s

p =definindo CRT ii = CRT dd =

di TT >>( ) 1)1)(1(>>

++−

+ sTsTsTT

kA

baKa

id

di

se

( )( )( )

( )sT

sTsTsTTaAbk

sTTsTsT

aAbk

sEsP

i

diids

di

idsc 111)()( 2 +++

=−

++=

++= sTsT

KsEsP

di

pc 11)()(