Aula 30 - Controlador PID Eletrônico

Controladores baseados em energia externa podem ser dos tipos: Controlador pneumático; Controlador hidráulico e Controlador elétrico ou eletrônico.

Temos que uma grandeza precisa ser controlada (temperatura, nível, pressão, vazão, pH, velocidade, posição,etc...). Para manter essa grandeza sob controle precisamos de algumas informações: Valor desejado – Set-Point (SP); Valor real ou valor do processo (PV) e o Algoritmo de controle.
Com base nessas informações, o controlador compara o valor desejado (SP) com o valor do processo (PV) e determina, com base no algoritmo de controle, o valor de correção na saída do controlador para que o valor do processo (PV) se aproxime do valor desejado (SP). Processos que tenham a faixa proporcional a ser posicionada extremamente ampla e onde o tempo de reajuste é bastante grande a fim de se evitar oscilações.
O controle PID resolve esse problema.  Podemos verificar um controle PID em sua forma eletrônica na figura 14.

Em uma malha de controle o objetivo é alcançar a estabilidade no menor tempo possível. Um controlador bem ajustado é aquele que tem um caimento de ¼, como mostra a figura 15.
Devemos encontrar valores numéricos para as constantes de proporcionalidade de um controlador  PID de forma a regular o processo com estabilidade e no valor desejado para a propriedade medida, através se suas funções proporcionais integrativas e derivativas, funções essas que através dos ganhos Kp, Ki e Kd, irá alcançar a sintonia do controlador mantendo o set-point regulado ,  uma vez que o desempenho do controlador PID através das três funções:   A função proporcional trabalha no valor presente do erro, comparando a variável de processo  com o set-point e aproximando a variável de processo  ao set-point. A  função integral trabalha com a área do erro, ou seja, o tamanho do erro e sua duração, assim a partir de dados passados o controle integral cria uma dinâmica no controle que tende a eliminar o erro (desvio do set-point) e a função derivativa por sua vez trabalha em cima da taxa de variação do erro, fazendo assim uma previsão de como o erro se comportará no futuro, dando ao controle uma resposta mais rápida em retomadas por possíveis distúrbios no processo.
A ação derivativa poderá ser usada caso o tenha uma variável de dinâmica lenta. Assim é necessário avaliar se o controle apresenta a necessidade de uma resposta mais rápida em momentos de transição (distúrbios), se não for constatado essa necessidade, optaremos em não usar a parcela derivativa pois essa apresente muita sensibilidade a ruídos, fator esse que poderá desestabilizar o processo.
O controlador PID combina as vantagens do controlador PI e PD. O custo de implementação o controlador PID é mais baixo em relação a técnicas mais avançadas, em razão da sua ampla aplicação, além da facilidade de parametrização do mesmo, o que não exige conhecimentos avançados para sua implementação e a disponibilidade em controladores comerciais com sintonia automática.