Lista de Exercicios - Automação e Controle - Controladores PID e Malhas de Controle

LISTA DE EXERCICIOS AUTOMAÇÃO E CONTROLE 1 Qual a finalidade de um controle PID 2 Qual a definição de controle Proporcional e quando utilizamos ele em uma malha de controle 3 Qual a definição de controle Integral e quando utilizamos ele em uma malha de controle 4 Qual a definição de controle Derivativo e quando utilizamos ele em uma malha de controle 5 Quais são os principais tipos de estratégias que utilizamos para a sintonia de uma alha de controle 6 Como funciona o controle de uma malha por FeedBack de resposta transitória 7 O que é uma malha de controle ONOFF 8 Qual o efeito de cada modo do controlador PID sobre o offset em regime permanente para a entrada degrau 9 Um processo submetido a controle proporcional apresenta offset para degraus no setpoint e na carga Sabendose que a variável controlada não apresenta ruído de medida adicionase a esse controlador o modo derivativo Em consequência da ação derivativa o offset a Não sofrerá qualquer efeito b Será reduzido mas não eliminado c Será eliminado d Aumentará na forma de um degrau e Aumentará na forma de uma rampa 10 Marque a alternativa correta a A resposta da ação de controle P diminui o overshoot b A resposta da ação de controle D elimina o erro no regime estacionário c Em um controle PID a ação de controle D ecelera a resposta d Em um controle PID a ação de controle D aumenta as ascilações bem como o tempo de reposta 11 Controladores PID são muito comuns em processos prudutivos na industria Sobre sistemas de controde de PID Assinale a alternativa incorreta a Um aumento excessivo da ação itegral em um controladora tornará o sistema mais instavel b A ação derivativa possui como função melhorar o comportamento transitorio do sistema em malha fechada c O aumento do ganho proporcional de um controlador atua diretamente na velocidade de resposta do sistema d O limite de estabilidade de um controlador proporcional ocorre quando o sistema apresenta oscilações recorrentes 12 Em um sistema que em malha aberta possua erro estacionário é possível aplicar um controlador do tipo P caso se queira erro estacionário nulo Justifique a sua resposta 13 Em um sistema com alto overshoot caso se queira melhorar esse índice quais controladores podemos indicar para resolver esse problema Justifique a sua resposta Q1 A finalidade de um controle PID é minimizar os erros e otimizar os ganhos em sistemas de malhas garantindo que uma variável controlada atinja e mantenha um valor desejado Set Point mesmo diante de distúrbios ajustando a variável manipulada de acordo com as variações na variável controlada Q2 O controle Proporcional P é uma ação de controle que produz um sinal de saída proporcional à amplitude do erro presente no sistema Em outras palavras quanto maior o erro maior será a correção aplicada Esse tipo de controle é utilizado para reduzir o erro presente no sistema mas pode resultar em um erro de offset erro permanente quando o sistema atinge o estado estacionário O controle Proporcional é geralmente utilizado quando se deseja uma resposta rápida do sistema e quando não é crítico ter um erro permanente próximo de zero Q3 O controle Integral I é uma ação de controle que produz um sinal de saída proporcional à magnitude e à duração do erro acumulado ao longo do tempo Ele é utilizado para eliminar o erro permanente erro de offset gerado pelo controle Proporcional O controle Integral é particularmente útil quando é importante manter o sistema próximo do valor de referência em regime permanente Ele acelera a resposta do sistema permitindo que ele alcance o valor de referência mais rapidamente Q4 O controle Derivativo D é uma ação de controle que produz um sinal de saída proporcional à velocidade de variação do erro Ele é utilizado para proporcionar uma correção antecipada do erro reduzindo o tempo de resposta do sistema e melhorando a estabilidade O controle Derivativo é eficaz em sistemas onde é importante evitar oscilações excessivas e responder rapidamente a perturbações No entanto não é adequado para sistemas com muito ruído no sinal de medição pois pode levar o sistema à instabilidade Q5 Os principais métodos utilizados para sintonia de malhas de controle do tipo feedback são método de aproximações sucessivas ou tentativa e erro métodos que necessitam de identificação do processo método de Ziegler e Nichols em malha fechada e métodos de autosintonia Q6 O controle de uma malha por Feedback de resposta transitória funciona modificando as ações de controle e observando os efeitos na variável de processo A modificação das ações continua até a obtenção de uma resposta ótima Q7 Uma malha de controle ONOFF é uma estratégia de controle em que a saída do controlador é ligada ou desligada quando a variável de processo ultrapassa um determinado valor de referência Q8 Proporcional Reduz mas nunca 0 Integral offset 0 Derivativa sem efeito Q9 a Não sofrerá qualquer efeito Q10 c Em um controle PID a ação de controle D acelera a resposta Q11 a Um aumento excessivo da ação integral em um controlador tornará o sistema mais instável Q12 Não é possível obter um erro estacionário nulo em um sistema que apresenta erro estacionário em malha aberta aplicando apenas um controlador do tipo Proporcional P O controlador P age proporcionalmente ao erro instantâneo mas não tem a capacidade de eliminar o erro estacionário que persiste mesmo após um longo período de operação Para alcançar um erro estacionário nulo é necessário incorporar uma ação Integral I ao controlador como nos casos do controlador Proporcional Integral PI ou do ProporcionalIntegralDerivativo PID A ação Integral corrige o erro acumulado ao longo do tempo e é essencial para garantir que a saída do sistema alcance de forma precisa o valor de referência em regime permanente eliminando o erro estacionário Q13 Para reduzir o overshoot em um sistema duas opções de controladores podem ser consideradas o controlador Proporcional P e o controlador ProporcionalIntegral Derivativo PID O controlador P permite ajustar o ganho proporcional para uma resposta mais rápida o que pode reduzir as oscilações além do valor de referência No entanto devese ter cuidado para não comprometer a estabilidade do sistema com um ganho muito alto Por outro lado o controlador PID oferece uma solução mais versátil combinando ações Proporcional Integral e Derivativa para controlar eficazmente o overshoot mantendo a estabilidade em regime permanente