Exemplo 1 Exemplo 3 – Controlando o tanque de nível Considerando um sistema de controle de nível mostrado abaixo. O nível de líquido é medido e a saída do transmissor de nível (LT) é enviada para um controlador feedback (LC) que controla o nível pelo ajuste da vazão volumétrica q2. A segunda vazão de fluido, q1, corresponde à variável perturbação (corrente chegando de outra unidade, não posso controlar essa corrente). q1 q2 hm LT LC h q3 A Encontrando a função de transferência do tanque de nível: Assumindo que: - a densidade do líquido e a área da seção transversal do tanque A são constantes. - a relação entre a vazão e a carga é linear: q3 h / R Encontrando a função de transferência do tanque de nível: O modelo é descrito por uma equação de balanço transiente de massa no tanque: dh A q1 q 2 q3 dt Substituindo a hipótese ii na equação anterior ficamos com: dh h A q1 q 2 dt R Encontrando a função de transferência do tanque de nível: Introduzindo as variáveis-desvio e aplicando a Transformada de Laplace, chegamos as funções de transferência: Kp h' ( s ) G1 ( s) ' s 1 q1 ( s) Kp h' (s) G2 (s) ' s 1 q 2 ( s) onde: Kp R AR Encontrando a função de transferência do tanque de nível: Para o exemplo em questão considere um tanque de 1 m de diâmetro e uma válvula na saída na linha atuando sob uma resistência linear (R) de 6.37 min/m2. A = 3.1415 * (1/2)^2 A = 0.785 K p R 6.37 R = 6.37 AR 5 Kp h' (s) 6.37 G2 (s) ' q2 (s) s 1 5s 1 Encontrando a função de transferência da válvula: Considerando uma válvula com a seguinte função de transferência: Gv K v 0.0103m3 / min psi Válvula: 0.1545 m3/min Linguagem de engenharia 0 m3/min 0 psi Linguagem de máquina 15 psi Encontrando a função de transferência do sensor Considerando um medidor com a seguinte função de transferência: Gm Km 5 psi / m Sensor: 3m Linguagem de engenharia 0m 0 psi Linguagem de máquina 15 psi Exemplo 3 – Controlando o tanque de nível Set-point Erro: (sp - valor medido) Valor medido Válvula Controlador Processo Medidor Exemplo 3 – Controlando o tanque de nível Ajuste de Controladores: Na prática o melhor ajuste para um controlador é obtido pela combinação da ação P (proporcional), I (integral), e D (derivativa). Podemos usar o Simulink para obter uma estimativa inicial desse ajuste. D I C A Nem todas as combinações de valores para P, I e D são possíveis. As vezes o processamento numérico trava. Exemplo 3 – Controlando o tanque de nível Ajuste de Controladores: Na prática o melhor ajuste para um controlador é obtido pela combinação da ação P (proporcional), I (integral), e D (derivativa). Podemos usar o Simulink para obter uma estimativa inicial desse ajuste. Tente: P= I = D= D I C A 2 0 0 2 25 0 2 1 0 Nem todas as combinações de valores para P, I e D são possíveis. As vezes o processamento numérico trava. 2 1 5 Exemplo 2a Revisão de fminsearch Exemplo 2b A seguinte malha de controle foi elaborada no Simulink. Usar o Matlab para ajustar o controlador. degrau unitário no instante 10 P I D Programa principal: clear all close all warning off options = optimset('display','iter'); global P I D erro Pmin = fminsearch('custo', [2 1 0],options) Função “custo”: function [erro] = custo(x) global P I D erro P=x(1); I=x(2); D=x(3); [T]=sim('modelo',[0 100]); erro=sum(erro.^2); Estimativa inicial: P = 2 I = 1 D = 0 Valor final encontrado: P = 6.3820 I = 2.9076 D = 0