Esse projeto tem como objetivo desenvolver um software que simula um laboratório de engenharia de controle clássico para um usuário que não tenha acesso aos instrumentos básicos necessários. Nesse laboratório, o usuário poderá explorar as estrututuras clássicas de PID, explorar as sintonias de PID por tabela e simular essas configurações nas funções de transferências das plantas desejadas.

• Antonio Moises Nascimento Araújo (Lattes)
• Nélio Dias Santos Júnior (Lattes)
• Profª Rejane de Barros Araújo (Lattes)
• Caio César Silva de Carvalho (Lattes)

(back to top)

O softaware já é um executável, porém é necessário instalar o Matlab Runtime 2022a (9.12). O MATLAB Runtime é um conjunto autônomo de bibliotecas compartilhadas que permite a execução de MATLAB compilado, aplicativos Simulink ou componentes. Abaixo segue o link para o download conforme seu sistema operacional.

• Windows 64-bit
• Linux 64-bit

Para mais informações, pode-se acessar a documentação do copilador nesse link: Matlab Runtime

Feito isso, pode-se baixar o executável no botão "Code" na parte superior da página e em seguida clicar em "Download Zip". Pode-se baixar também nesse link

(back to top)

Para a utilização da primeira tela, devemos seguir a ordem numerada na figura abaixo. Temos duas interfaces no software: Estruturas PID e Sintonia PID.

Aqui você escolhe entre os tipos de estruturas clássicas disponíveis:

• PID Ideal
• PID Paralelo
• PID Serie
• I+PD
• PI+D

Na parte 2, devemos inserir os coeficientes K_c , T_i e T_d dos controladores na estrutura selecdonada. Deve-se atentar que K_c , T_i não pode ser 0. Ti é o denominador do integrador na lei de controle, logo a divisão por 0 é impossível.

• Tempo de Simulação: Insere-se o tempo total de simulação desejada.

• Sinal de Referência: Aqui configura-se quantas referências sua simulação irá conter. Pode-se escolher até 3 amplitudes de sinais e os 3 momentos que eles irão mudar.

• Planta: Aqui configura-se a função de transferência da planta do sistema. Especifica-se os polinômios do numerador e denominador separando-os por espaço. Exemplos:

  Polinômio
  s^2 + s + 1
  s^3 - 50*s + 2
  (s + 1)*(s + 1)
  (s^2 + 200)*(s + 1)^3

• Atraso: configura-se o atraso de transporte da planta se houver.

(back to top)

Nessa tela, pode-se simular as sintonias clássicas de Ziegler-Nichols pelo ganho crítico, pela curva de reação assim como Choen e Coon nas estruturas PID da tela anterior.

Insere-se os polinômios do numerador e denominador da função de transferência da planta. Vale ressaltar que as interfaces de sintonia apenas são acessadas quando a seção das plantas são completadas

Escolhe-se qual metódo que será utilizado para sintonia de Ziegler-Nichols: Curva de reação ou Ganho Crítico.

Selecionando o botão Curva de Reação, abre-se essa tela auxiliar para parametrizar e se obter a reta tangente.

• Maior t: Slider para posicionar a parte superior da tangente.

• Menor t: Slider para posicionar a parte inferior da tangente.

• Tempo de atraso (θ), constante de tempo (τ) e constante dos controladores em malha aberta (Kp): Nesses campos, insere esses valores coletados do gráfico para calcular a sintonia.

• Coeficientes dos controladores: Seleciona-se o tipo de controlador pela quantidades de componentes do PID.

(back to top)

Selecionando o botão Ganho Crítico, abre-se essa tela auxiliar para parametrizar a curva de reação.

• Variação do ganho em malha fechada: Aqui, controla-se Ku para que a resposta se torne uma oscilação sustentada.

• Planta com oscilação sustentada: Nessa área, deve-se coletar o período da oscilação sustentada do gráfico na tela de sintonia. Dica: o período é a distância entre duas cristas adjacentes do gráfico. Use o mouse para dar zoom, clicar e obter os valores desses pontos.

• Sintonia Seleciona-se o tipo de controlador pela quantidades de componentes do PID.

(back to top)

Opção de outros metódos de sintonia de tabela. Encontra-se disponível o método de Choen e Coon

O método de Choen-Coon possui como valores necessários os mesmo que o Ziegler-Nichols usando a curva de reação. Então, por esse metódo, irá abrir a mesma janela explicada no item 2.2.1 e a diferença será no algoritmo interno que usará uma tabela diferente para calcular Kp, Td e Ti.

(back to top)