Quer saber como funcionam os robôs, o piloto automático ou os termostatos? Eles usam controladores PID, o cérebro por trás de imensos sistemas, para manter tudo funcionando perfeitamente. Tais Controladores monitoram e ajustam tudo para os manter funcionando corretamente em qualquer situação.
Portanto, vamos falar do básico neste artigo, explicando exemplos de controladores PID. Mostraremos até como você pode criar diagramas PID de forma simples. Seja você iniciante ou pro, continue lendo para saber mais!
Neste artigo:
O que é um Controlador PID?
Um controlador PID é como o confiável piloto automático do seu sistema. Ele mantém tudo funcionando perfeitamente, garantindo que o resultado está alinhado com o seu objetivo.
Portanto, o que faz um controlador PID? Tem tudo a ver com gerenciamento de erros. O controlador compara constantemente o valor desejado com o output real. Depois, ele usa um processo simples de 3 passos (Proporcional, Integral, Derivativo) para o colocar novamente no caminho certo.
Componentes de um Controlador PID
Vamos detalhar um pouco mais os componentes do PID:
- Proporcional (P): Detecta um erro e imediatamente coloca tudo de volta nos trilhos. Quanto maior o problema, mais forte é a sua pressão para o corrigir. Kp controla o quão forte ele pressiona.
- Integral (I): Aprende com os erros passados. Ele identifica erros ao longo do tempo, fechando quaisquer lacunas restantes. O Ki decide a rapidez com que reage a tais erros passados.
- Derivativo (D): O observador de tendências consiste nas previsões futuras. Ele identifica padrões em mudança e faz ajustes antes que tudo dê para o torto. O Kd define a sua sensibilidade a tais mudanças.
Símbolos do Controlador PID
Aqui está uma rápida cábula de símbolos comuns de controladores PID:
- SP: Ponto de ajuste (valor desejado)
- PV: Variável de processo (valor real)
- e(t): Erro (a diferença entre SP e PV)
- Kp: Ganho proporcional
- Ki: ganho integral
- Kd: Ganho derivativo
- u(t): Output do controlador (o sinal enviado ao processo)
Como Funciona um Controlador PID?
- Medição: O sensor verifica continuamente o valor atual (PV).
- Comparação: O controlador compara este valor (PV) com o valor desejado (SP) para encontrar a diferença (erro).
- Cálculo: O controlador usa o erro, o seu histórico e a rapidez com que ele muda para encontrar os valores de P, I e D.
- Ajuste: Esses valores são combinados para formar o output final (u(t)), enviado ao atuador.
- Repetição: Isso acontece sem parar, portanto, tudo permanece perfeito!
Benefícios do Controlador PID nas Indústrias
Os Controladores PID são superadaptáveis e podem ser usados de diversas formas. São indispensáveis em sistemas de controle de diversos setores. Aqui estão algumas aplicações dos controladores PID e os seus benefícios:
- Fabrico: Aumento da produtividade e a qualidade, ao mesmo tempo que reduz o desperdício.
- Robótica: Permite movimentos precisos e fluidos para robôs e drones.
- Automotivo: Melhora o desempenho, a eficiência e a segurança nas estradas.
- Energia: Otimiza a captação de energia de fontes renováveis como a solar.
De processos industriais complexos às tarefas cotidianas, os controladores PID são uma solução excelente e flexível. Eles mantêm a estabilidade e minimizam as flutuações, garantindo uma navegação tranquila. Além disso, garantem a precisão, mantendo os sistemas exatamente onde você precisa.
Os 5 Melhores Exemplos de Sistemas controladores PID
Loop de Controle PID para a Temperatura
Este diagrama ilustra um controlador PID que mantém a temperatura do tanque de um aquecedor de água.
O medidor de temperatura mede constantemente a temperatura da água, e o controlador compara a temperatura com o ponto de ajuste desejado (por ex.: 554 °C). Ele ajusta o fluxo de gás para o aquecedor através de uma válvula solenoide, garantindo a temperatura adequada. Os recursos de segurança, como uma válvula de alívio de pressão e um medidor de vazão de gás, garantem um funcionamento bom e seguro.
É um excelente modelo para qualquer pessoa entender como os controladores PID mantêm temperaturas precisas em ambientes industriais.
Exemplo de Sistema de Controle PID de Coluna de Destilação
Este diagrama mostra uma maneira simples de controlar uma coluna de destilação usando muitos controladores PID.
Esses controladores trabalham em conjunto para manter tudo funcionando perfeitamente, com eficiência e segurança. Os controladores de temperatura monitoram o condensador e o refervedor, um controlador de fluxo gerencia a alimentação e controladores de pressão monitoram as áreas principais. Além disso, os transmissores de nível verificam os níveis de líquido e válvulas ajustam o fluxo de vapor e líquido.
Este exemplo do mundo real é bastante útil para qualquer pessoa que trabalhe com automação industrial ou controle de processos.
Loop de PID para o Controle do Nível de Líquido
Este exemplo simples dum controlador PID explica como um controlador PID mantém os níveis de líquido estáveis num tanque.
O transmissor de nível (LT) verifica o nível e envia um relatório ao controlador de nível (LC). O LC detecta os ajustes necessários e informa à válvula de controle (CV) para alterar a quantidade de líquido que entra ou sai. Tal permite equilibrar quaisquer oscilações no líquido que entra.
Este esquema é bastante útil para qualquer pessoa que trabalhe com produtos químicos, água e alimentos – basicamente em qualquer lugar que mantenha níveis de líquidos.
Exemplo de Controlador PID de Sistema de Extração de Poeiras
Este diagrama ilustra como um controlador PID ajuda um sistema industrial de remoção de poeira a funcionar eficientemente.
O gás sujo entra num ciclone, onde o controlador monitora fatores como fluxo de gás e níveis de partículas para otimizar a remoção de poeiras. O gás é posteriormente limpo numa unidade de dessulfuração antes de sair. As cinzas são então coletadas numa bacia para eliminação.
É útil para engenheiros do ambiente e qualquer pessoa interessada no controle da poluição.
Exemplo de Controlador PID Alcalino Duplo
Este exemplo de PID mostra um controlador PID num sistema alcalino duplo para o controle da poluição.
Ele mostra a dissolução do carbonato de sódio, a decomposição de poluentes, a absorção dos mesmos e o tratamento de resíduos. O controlador PID monitora o pH, a temperatura e a vazão para garantir o bom funcionamento.
É perfeito para aqueles que têm interesse no controle da poluição industrial, revelando como os controladores PID ajudam as indústrias a permanecerem ambientalmente corretas.
Sistema de Controle PID Multi-loop
Este diagrama revela controladores PID multi-loop numa coluna de destilação, um sistema para a separação de misturas. Os diferentes controladores PID mantêm as temperaturas, pressões e vazões.
Os controladores de temperatura (TC) gerenciam o calor no condensador e no refervedor. Um controlador de fluxo (FC) controla o fluxo de energia. Os controladores de pressão (PC) monitoram a pressão do condensador e do tambor de refluxo. Os transmissores de nível (LT) verificam os níveis de líquido e as válvulas (V) controlam como o vapor e o líquido se movem pelo sistema.
Este é um ótimo exemplo para pessoas de automação industrial e controle de processos.
Como Você Pode Criar um Diagrama PID?
Criar um diagrama PID é mais fácil do que você imagina. Vamos ver:
- Obter a Visão Geral: Primeiro, entenda o processo que você está tentando controlar. O que entra? O que sai? O que precisa de ser ajustado?
- Conhecer as Suas Partes: Identifique as principais partes: o sensor (mede), o controlador (calcula) e o atuador (ajusta).
- Escolher a Sua Ferramenta: Pegue uma caneta e papel ou use um software prático como o EdrawMax. É fácil e tem modelos gratuitos.
- Início Simples: Comece com as partes principais e estabeleça a sua conexão com linhas. Use símbolos e legendas padrão de forma clara.
- Adicionar Mais Informação: Agora, adicione detalhes como o circuito de feedback e o sinal de controle. Inclua quaisquer peças extras, como válvulas ou filtros.
- Refinar e Repetir: Confira tudo cuidadosamente. As conexões e as legendas estão corretas? Efetue alterações até que tudo esteja perfeito!
Não se esqueça que criar diagramas PID requer prática. Comece aos poucos e vá adicionando detalhes à medida que aprende.
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Criar diagramas PID nítidos é bastante fácil de fazer com o Wondershare EdrawMax, uma ferramenta de diagramação versátil. É facílimo de usar, mas no entanto é poderosa o suficiente para pros. Seja você iniciante ou já um gênio do design, você irá criar diagramas PID bem rapidinho.
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Como Você Pode Fazer um Diagrama PID com o EdrawMax?
- Escolher um modelo PID: Escolha um que se ajuste ao seu projeto.
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Conclusão
Apenas arranhamos a superfície do que os controladores PID podem fazer ao explicar os seus exemplos. Com um pouco de conhecimento, eles podem ser usados para aumentar a eficiência e otimizar processos.
Um ótimo controlador PID começa com um ótimo diagrama. Portanto, não deixe de dar uma conferida no EdrawMax gratuitamente. É fácil de usar e está recheado de recursos para você criar diagramas incríveis.
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