PROJETANDO UM CONTROLE DE VELOCIDADE PID

...

-

Objetivos

Projetar e programar um controlador de velocidade para um motor DC com capacidade de manter a faixa desejada do mesmo

Objetivos específicos

• Obter modelo matemático da planta a ser controlada.

• Desenvolver controle de feedback fisicamente.

• Verifique a velocidade do motor por um sistema de feedback.

-

Justificação

A crescente necessidade de opções de controle de processos industriais que são flexíveis, econômico e mais preciso, incentiva a aplicação de teorias conhecidas para controlar equipamentos mais avançados. É por isso que este estudo é realizado; que visa implementar a teoria PID, equipamentos de tecnologia avançada, de alta precisão e alta flexibilidade.

No mundo moderno as palavras estabilidade e precisão são pré-requisitos para muitos sistemas e equipamentos, para alcançar os avanços tecnológicos necessários para suprir essas e outras necessidades, o homem desenvolveu diversas técnicas que lhe permitiram analisar e projetar sistemas cada vez mais avançados.

Uma das áreas que mais se desenvolveu nas últimas décadas, sem dúvida foram os sistemas de controle, fato que possibilitou avanços em diversos segmentos como o aeroespacial, automotivo, robótica, telecomunicações, saúde, entre outros.

Como uma das técnicas mais importantes do setor de controle e automação, podemos encontrar o controle PID.

[pic 2]

Figura 1 – Diagrama de blocos controla PID

O controle PID (Proporcional Integral Derivativo) é uma das técnicas mais empregadas quando se deseja realizar o controle de variáveis contínuas. O controle PID consiste em um algoritmo matemático, que tem por função o controle preciso de uma variável em um sistema, permitindo ao sistema operar de forma estável no ponto de ajuste desejado, mesmo que ocorram variações ou distúrbios que afetariam sua estabilidade. Sua aplicação pode ser encontrada em qualquer aplicação que necessite de controle de variáveis contínuas como:

- Rotação;

- Nível;

- Pressão;

- Vazão;

- Temperatura:

- Posicionamento;

- Controle de tensão em fontes chaveadas.

O controle PID pode ser descrito pela seguinte equação:

[pic 3]

Onde:

MV: Variável manipulada.

Kp: Ganho proporcional.

Ki: Ganho integral.

Kd: Ganho derivativo.

E: Erro ou desvio.

S0: Saída inicial do controlador.

---------------------------------------------------------------

-

Controlador PID

É combinada ação combina as vantagens de cada um dos três ações de controlo individuais (P, I, D).

[pic 4]

Figura 7 -Diagrama de um controlador PID

-

Motor DC

O motor de corrente contínua é uma máquina que converte energia elétrica em energia mecânica, principalmente pelo movimento de rotação. Máquina de DC é um dos mais versáteis na indústria. Controle de posição fácil, parar e velocidade tornaram uma das melhores opções em aplicações de controle e automação de processos. Mas com o advento da utilização eletrônico que tem diminuído bastante, assim como motores de corrente alternada, tipo assíncrono, pode ser controlado da mesma forma mais acessível para os preços médios da indústria de consumo. Apesar disso os motores DC ainda são usados ​​em muitas aplicações de potência (trens e bondes) ou de precisão (máquinas, micro motores, etc.)

A principal característica do motor DC é a possibilidade de regular a velocidade de vazio a carga completa. Sua principal desvantagem, manutenção, caro e trabalhoso.

Uma máquina de DC (gerador ou motor) é composta principalmente de duas partes, um estator que proporciona um suporte mecânico para o dispositivo e tem um centro oco de forma geralmente cilíndrica. Além disso, os pólos do estatorsão que pode ser ímãs permanentes ou enrolamentos com fio de cobre no núcleo de ferro. O rotor é geralmente de forma cilíndrica, e também enrolamento do núcleo, em que a corrente chega através de duas escovas.

Motores de corrente contínua também são construídas com rotor de imã permanente para aplicações especiais

-

Implementação

Para iniciar o sistema, considere as seguintes configurações:

• A entrada de referência ou comportamento desejado (r).

• Comparador (c).

• amplificador de ganho ajustável (Ak).

[pic 5]

Figura 8 - Um sinal de referência constante positivo e um sinal negativo constante.

-

Elementos usados

• 1 Linear Potenciometro 10 k

• 1 Linear Potenciometro 100k

• 3 Amplificadores operacionais LM741

• 1 NPN Transistor 31c TIP

• 1 PNP Transistor 32c TIP

• 4 resistores de 100k

• 2 resistores