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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Desenvolvimento de sintonias de controladores PID para controle de vazão em planta didática
Título(s) alternativo(s): Development of PID controller tunings for flow control in didactic plant
Autor(es): Silva, João Victor Lima
Primeiro Orientador: Vicente, Bruno Gabriel Gustavo Leonardo Zambolini
metadata.dc.contributor.referee1: Bernardeli, Victor Regis
metadata.dc.contributor.referee2: Prado, Wellington do
metadata.dc.contributor.referee3: Vicente, Bruno Gabriel Gustavo Leonardo Zambolini
Resumo: Este trabalho teve como objetivo principal desenvolver e analisar sintonias de controladores PID para o controle de vazão em uma planta didática, explorando técnicas de modelagem e identificação de sistemas dinâmicos. O estudo foi realizado utilizando uma planta didática que emula processos industriais, permitindo a exploração de técnicas de modelagem e controle em ambiente prático e simulado em ambiente virtual. O foco foi implementar um novo processo de controle de vazão e estudar seu comportamento dinâmico. Para isso, foi desenvolvido um algoritmo de identificação no MATLAB®, que permitiu modelar os componentes da planta, como a bomba e a válvula de controle, cujos modelos foram integrados modelos no software TDPS (Time-Domain Process Simulator) para simulação e análise. Foram testados diversos métodos de sintonia de controladores PID, como Ziegler e Nichols, CHR, Cohen e Coon, e métodos baseados na integral do erro, com o intuito de avaliar o desempenho do controle em diferentes condições operacionais. Os resultados evidenciaram a influência de não-linearidades, como a característica instalada da válvula e o comportamento dinâmico da bomba, além de condições de outros elementos da planta, na eficácia do controle. Concluiu-se que a escolha da sintonia adequada e as condições operacionais do sistema são essenciais para garantir a estabilidade e o desempenho, especialmente em processos com não-linearidades significativas. Este trabalho contribui com uma nova abordagem para o controle de vazão na planta didática, oferecendo uma base sólida para futuras pesquisas e aplicações práticas em controle de processos industriais.
Abstract: The main objective of this work was to develop and analyze PID controller tuning for flow control in a didactic plant, exploring techniques for modeling and identification of dynamic systems. The study was conducted using a didactic plant that emulates industrial processes, enabling the exploration of modeling and control techniques in both practical and virtual simulated environments. The focus was to implement a new flow control process and study its dynamic behavior. To achieve this, an identification algorithm was developed in MATLAB®, which allowed for modeling the plant components, such as the pump and the control valve. These models were integrated into the TDPS (Time-Domain Process Simulator) software for simulation and analysis. Several PID controller tuning methods were tested, including Ziegler-Nichols, CHR, Cohen and Coon, and error integral-based methods, to evaluate the control performance under different operational conditions. The results highlighted the influence of nonlinearities, such as the valve's installed characteristic and the pump's dynamic behavior, in addition to the conditions of other plant elements, on the effectiveness of the control. It was concluded that the choice of proper tuning and the operational conditions of the system are essential for ensuring stability and performance, particularly in processes with significant nonlinearities. This work contributes a new approach to flow control in the didactic plant, providing a solid foundation for future research and practical applications in industrial process control.
Palavras-chave: Controle PID.
PID control.
Modelagem de sistemas.
System modeling.
Identificação de processos.
Process identification.
Controle de vazão.
Flow control.
Planta didática.
Didactic plant.
Não-linearidades.
Nonlinearities.
Simulação de processos.
Process simulation.
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Insitituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Sigla da Instituição: IFG
metadata.dc.publisher.department: Câmpus Itumbiara
Citação: SILVA, João Victor Lima. Desenvolvimento de sintonias de controladores PID para controle de vazão em planta didática. Orientador: Bruno Gabriel Gustavo Leonardo Zambolini Vicente. 2025. 105 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Bacharelado em Engenharia de Controle e Automação) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - IFG, Itumbiara, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ifg.edu.br:8080/handle/prefix/2233
Data do documento: 27-Fev-2025
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