solução para ensinar controle
na prática, à distância
DETLAHES do MÓDULO PRONTO de controle
COMPETÊNCIAS / PRINCIPAIS OBJETIVOS
Ao final desse curso os estudantes serão capazes de desenvolver, integrar ou melhorar controladores PID para sistemas dinâmicos.
CONTEÚDOS
Sistemas de controle: introdução, exemplos, diagrama de blocos, controle de malha aberta e fechada
Princípios de controle: modelagem matemática, linearidade, função de transferência, diagramas de blocos, resposta em frequência, estabilidade, simulação computacional
Abordagens de controle: clássica, ótima, fuzzy e outras
Controladores ON-OFF, P, PI, PD, PID: desenvolvimento e sintonia por métodos analíticos e experimentais, e estudo das ações P, D e I.
Análise de resposta de sistemas de primeira, segunda e terceira ordem em regime transitório e permanente
MATERIAIS E MÉTODOS
Os estudantes enfrentam situações práticas em que precisam desenvolver sistemas de controle utilizando CLPs.
CONTEXTO GAMIFICADO (HISTÓRIA)
Nesse curso, o estudante descobre que há muitas oportunidades para melhorar os resultados da fábrica através de melhorias nos sistemas de controle PID. Por isso, o líder do time recomenda que ele estude e desenvolva controladores para 3 equipamentos que estão disponíveis para testes.
Esses equipamentos são 3 sistemas dinâmicos, sendo cada um com um comportamento diferente: uma válvula(esqueda), um forno elétrico(centro) e um cursor linear com fuso (direita). No curso o estudante aplica cada conceito, abordagem e técnica aprendidos nos três sistemas dinâmicos.
OPÇÕES TECNOLÓGICAS (CLPS E SOFTPLCs)
Nesse curso o professor pode utilizar ferramentas como o Codesys Development, que é gratuito, o WinPLC7, que tem uma versão Lite gratuita, o Simatic Manager, o TIA Portal ou o Logix5000. Se a instituição decidir utilizar ferramentas como a da Siemens ou a da Rockwell, naturalmente precisa adquirir as licenças necessárias.
Observação importante: O TIA Portal tem uma versão trial que roda por 21 dias totalmente operacional, então é possível propor práticas com TIA para estudantes no EAD, desde que os alunos as executem em 21 dias.
estrutura geral do curso
O curso está estruturado de modo a oferecer ao estudante aprendizagem prática de controle, sempre a partir da experimentação, da implementação de controladores e da análise do comportamento de 3 sistemas que possuem comportamentos dinâmicos estrategicamente definidos.
Ele começa com atividades de experimentação da planta, com o estudante intervindo diretamente na saída para explorar o comportamento dinâmico do sistema, segue pela implementação de controladores, até a otimização da sintonia utilizando métodos paramétricos e experimentais.
Em cada desafio o estudante precisa realizar experimentos e/ou implementar controladores em cada um dos 3 equipamentos, para compreender claramente as diferenças entre seus comportamentos dinâmicos e o nível de dificuldade para controlar cada um.
estrutura - desafios e tópicos
DESAFIO 1. ESTUDANDO E EXPERIMENTANDO OS SISTEMAS
O estudante é solicitado a estudar o comportamentos dos 3 sistemas e a tentar mantê-los estáveis manualmente, utilizando um potenciômetro. Ao final, o estudante verifica que em um dos sistemas isso é fácil, em outro é difícil, e em um deles é impossível.
DESAFIO 2. CONTROLE DE MALHA ABERTA
O estudante implementa um sistema de controle de malha aberta para os sistemas e verifica que isso não funciona bem em todos os casos.
DESAFIO 3. RESPOSTA DE REGIME TRANSITÓRIO E ESTACIONÁRIO
O estudante precisa fazer experimentos e verificar a resposta em regime transitório e estacionário de cada um dos equipamentos.
DESAFIO 4. CONTROLE ON-OFF
O estudante precisa projetar um controlador ON-OFF e avaliar a resposta.
DESAFIO 5. CONTROLE PROPORCIONAL
O estudante precisa implementar um controlador proporcional e avaliar sua performance.
DESAFIO 6. BLOCO PID DA SIEMENS
O estudante aprende como trabalhar com o bloco PID da Siemens e precisa implementar um controlador puramente proporcional utilizando o bloco.
DESAFIO 7. CONTROLE PI
O estudante precisa projetar um controlador PI e avaliar sua performance.
DESAFIO 8. CONTROLADOR PD
O estudante precisa projetar um controlador PD e avaliar sua performance.
DESAFIO 7. CONTROLADOR PID
O estudante precisa projetar um controlador PID e avaliar sua performance.
DESAFIO 8. MÉTODO ZIEGLER-NICHOLS (MALHA-FECHADA)
O estudante precisa utilizar o método de Ziegler-Nichols para sintonizar um controlador PID.
DESAFIO 9. MÉTODO DE ZIEGLER-NICHOLS (MALHA-ABERTA)
O estudante precisa utilizar o método de Ziegler-Nichols (malha-aberta) para sintonizar um controlador PID.
DESAFIO 10. OUTROS MÉTODOS PARAMÉTRICOS
O estudante precisa sintonizar controladores PID utilizando outros métodos paramétriocs.
DESAFIO 11. SINTONIA AUTOMÁTICA (AUTO-TUNING)
O estudante aprende como utilizer o auto-tunning do bloco PID da Siemens.
método de validação
No curso de controle, a grande maioria das atividades é validada a partir da avaliação automatizada dos parâmetros de resposta do controlador. De acordo com a resposta do controlador do estudante, ele poderá acessar a próxima atividade, ou receberá um feedback para entender que pontos precisa melhorar.
Como você pode observar no vídeo, à esquerda está o TIA Portal aberto e à direita nossa plataforma. No momento em que o vídeo foi realizado, o estudante comandou o conjunto para determinadas posições e depois realizou o comando para que a plataforma avalie os parâmetros do seu controlador.
Controle - Validação.mp4