Simulação Controle de Nivel de Tanque

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Instrumentação e Controle

Relatório Simulação 3: Controlador para sistema de tanques

Grupo 7

André Binatto Junior, RA: 11201721432

Bruno Fonseca, RA: 11201722293

Enzo Pallus Ferreira, RA: 11029416

Nathalia Braz Santos, RA: 11201932564

Santo André

Dezembro, 2021

Objetivos:

O objetivo do experimento é implementar um controlador PID para controlar o nível em um sistema de tanques, utilizando o software Scilab.

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Figura 1 - Sistema de tanques em série.

Montagem e desenvolvimento:

O primeiro passo foi representar o sistema no diagrama de blocos do ambiente Xcos do Scilab, utilizando a função de transferência fornecida no enunciado:

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Figura 2 - Diagrama de blocos do ambiente Xcos.

O bloco “Continuous fix delay” é necessário devido à existência de um tempo morto intrínseco ao sistema, e foi configurado conforme figura abaixo:

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Figura 3 - Configuração do “Continuous fix delay”

Com o sistema montado, foi realizada a sintonia do controle PID, utilizando o método de Ziegler-Nichols.

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Figura 4 - Equações do método Ziegler-Nichols

Em um primeiro momento, configuramos o controlador apenas como P e alteramos o setpoint até um estado crítico de oscilação sustentada na variável de saída, de modo a encontrar os valores Kcr e Pcr, onde Kcr é o ganho crítico da entrada e Pcr é o período das oscilações no estado crítico.

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Figura 5 - Configuração do PID para cálculo de Kcr e Pcr

Depois de diversas tentativas, encontramos P = 179, que fornece a saída abaixo:

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Figura 6 - Gráfico de saída para P no estado crítico.

Observando o gráfico, também podemos concluir que o período entre as oscilações é de 1 min, ou seja, Pcr = 1

Com esses valores, podemos calcular os parâmetros P, I e D do controlador, utilizando a equação de Ziegler-Nichols para o controlador PID:

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Tabela 1 - Parâmetros do controlador PID.

Com esses valores, simulamos novamente, e observamos o sistema já controlado:

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