Auto Sintonia Utilizando Modelo Armax

Abstract

RESUMO -Este trabalho apresenta um método de auto-sintonia de controladores PID (Proporcional, Integral e Derivativo), utilizando o modelo ARMAX (AutoRegressive Moving Average with eXogeneus variable) junto ao método relé para a estimação dos parâmetros de sintonia. Tal procedimento foi implementado em plataforma VBA (Visual Basic for Application), para controle de uma coluna de destilação numa unidade de tratamento de nafta modelada em Aspen Dynamics®, a mesma previamente validada com dados reais de planta. Para estimação on-line dos parâmetros do modelo ARMAX foi utilizado o método dos mínimos quadrados estendido com predição de erros. Aplicando um estímulo no modelo ARMAX a partir do relé, os parâmetros de ganho final e período final puderam ser calculados, o que possibilitou a obtenção dos parâmetros de sintonia em malha fechada de acordo com as equações clássicas de sintonia de ZieglerNichols. A estratégia utilizada para correção on-line dos parâmetros dos controladores apresentou desempenho satisfatório na malha de pressão quanto à redução do efeito de distúrbio na planta e modificação do ponto de operação. INTRODUÇÃOControlar um processo significa atuar no mesmo com o intuito de obter resultados desejados dentro de limites de tolerância. Sempre que houver um distúrbio ou variação de carga no processo, a variável controlada deve retornar ao ponto de operação estabelecido, dentro do tempo prescrito e com um erro limitado. O controlador é o elemento que executa o algoritmo de controle e é capaz de detectar os erros infinitesimais entre o valor da variável de processo e o ponto de ajuste e, responder, instantaneamente, de acordo com os modos de controle e seus ajustes. O uso de controladores é necessário para manter o processo sob controle. Neste campo, controladores PID possuem expressiva aplicação devido à sua metodologia simples e bastante difundida no setor industrial.Para manter o bom funcionamento do controle de um processo, no entanto, é necessária a sintonia correta dos controladores a fim de que as especificações do set-point sejam alcançadas para as variáveis controladas. Desde as técnicas pioneiras propostas por ZieglerNichols em 1942, uma vasta quantidade de pesquisas foi desenvolvida neste setor. Com base nas técnicas de sintonia de Ziegler-Nichols, estudos introduzidos por Åström e Hagglünd (1984) propuseram a metodologia de sintonia automática de controladores.A auto-sintonia de controladores é capaz de reajustar automaticamente os parâmetros de sintonia de controladores do processo. É reconhecido que na prática muitos controladores industriais são insatisfatoriamente sintonizados e, por esta razão, as técnicas de sintonia automática têm recebido cada vez mais atenção dos pesquisadores e engenheiros de controle.