terminologia: tipos de variáveis - autenticação · e pertencem a duas categorias distintas:...
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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!!
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ExemploExemplo: : OperaOperaççãoão automautomááticatica
LT LC
MedirCompararDecidirActuar
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ExemploExemplo: : TerminologiaTerminologia
Perturbação
VariávelManipulada
VariávelControlada Referência ou
set pointLT LC
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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
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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
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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
6. Rendimento
F4
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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
6. Rendimento
Para a Flare
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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
6. Rendimento
F4
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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
6. Rendimento
F4
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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
6. Rendimento
F4
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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)
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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
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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
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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