Controladores PID e Controle PID em Sistemas de Controle

Controle PID significa controle proporcional-integral-derivativo. O controle PID é um mecanismo de feedback usado em um sistema de controle. Este tipo de controle também é chamado de controle de três termos e é implementado por um Controlador PID. Ao calcular e controlar três parâmetros – o proporcional, integral e derivativo de quanto uma variável de processo se desvia do valor de ponto de ajuste desejado – podemos alcançar diferentes ações de controle para trabalhos específicos.

Os controladores PID são considerados os melhores controladores na família de sistemas de controle. Nicholas Minorsky publicou o artigo de análise teórica sobre o controlador PID. Para o controle PID, o sinal de atuação consiste no sinal de erro proporcional adicionado com a derivada e a integral do sinal de erro. Portanto, o sinal de atuação para o controle PID é:

A transformada de Laplace do sinal de atuação incorporando o controle PID é

Existem algumas ações de controle que podem ser alcançadas usando qualquer dois parâmetros do controlador PID. Dois parâmetros podem funcionar mantendo o terceiro igual a zero. Portanto, o controlador PID às vezes se torna PI (proporcional-integral), PD (proporcional-derivativo) ou até mesmo P ou I. O termo D (derivativo) é responsável pela medição de ruído, enquanto o termo integral é destinado a atingir o valor alvo do sistema. Nos primeiros dias, o controlador PID era usado como um dispositivo mecânico. Eram controladores pneumáticos, pois eram comprimidos por ar. Os controladores mecânicos incluem molas, alavancas ou massas. Muitos sistemas eletrônicos complexos são fornecidos com um loop de controle PID. Nos dias modernos, os controladores PID são usados em CLPs (controladores lógicos programáveis) na indústria. Os parâmetros proporcional, derivativo e integral podem ser expressos como – Kp, Kd e Ki. Todos esses três parâmetros têm um efeito no sistema de controle em malha fechada. Isso afeta o tempo de subida, o tempo de estabilização e o sobressinal, bem como o erro em estado estacionário

O controle PID combina as vantagens das ações de controle proporcional, derivativo e integral. Vamos discutir brevemente essas ações de controle.

Controle Proporcional: Aqui, o sinal de atuação para a ação de controle em um sistema de controle é proporcional ao sinal de erro. O sinal de erro sendo a diferença entre o sinal de entrada de referência e o sinal de feedback obtido da entrada.

Controle Derivativo: O sinal de atuação consiste no sinal de erro proporcional adicionado com a derivada do sinal de erro. Portanto, o sinal de atuação para a ação de controle derivativo é dado por,

Controle Integral: Para a ação de controle integral, o sinal de atuação consiste no sinal de erro proporcional adicionado com a integral do sinal de erro. Portanto, o sinal de atuação para a ação de controle integral é dado por

Um controlador PID tem algumas limitações, além de ser um dos melhores controladores em sistemas de ação de controle. O controle PID é aplicável a muitas ações de controle, mas não se sai bem no caso de controle ótimo. A principal desvantagem é o caminho de feedback. O PID não é fornecido com nenhum modelo do processo. Outras desvantagens são que o PID é um sistema linear e a parte derivativa é sensível a ruídos. Uma pequena quantidade de ruído pode causar grandes mudanças na saída.

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