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