60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

É conhecida a dificuldade em se simular detalhadamente determinados processos dinâmicos presente nas ciências exatas. Como exemplo, na mecânica, pode-se citar a dificuldade de se implementar um sistema de massa-mola. Através de simulações eletrônicas usando a teoria de sistemas dinâmicos, é possível testar e projetar processos de difícil acesso em sala de aula. Embora sofisticada, essa teoria estabelece uma linguagem apropriada para a transferência de tecnologias entre as diversas áreas do conhecimento e é reconhecidamente um dos assuntos que desperta enorme interesse e variados talentos nos estudantes justamente por ser um tema multidisciplinar. Pensando nisso, projetou-se um circuito capaz de simular dois processos e testou-se suas diversas variáveis, usando controladores industriais PID (Proporcional/Integral/Derivativo), afim de torná-lo o mais estável possível.

METODOLOGIA:

Utilizando um módulo didático MICA (Modulo de Instrumentação Controle e Automação) desenvolvido e implementado por uma equipe multi-institucional (LEACOPI/CEFETMG e LVAS/UFMG) com financiamento PROCEL ELETROBRÁS, foi possível ilustrar diversos aspectos de sistemas dinâmicos, desde simulação digital até a integração com plantas reais. Visando estudar o desempenho de controladores PID industriais por meio de simulação analógica na malha de controle, foram desenvolvidas duas plantas com características didáticas adequadas para aulas práticas de controle. As plantas são módulos intercambiáveis e contemplam um processo superamortecido com dinâmica de ordem oito e um sistema massa-mola subamortecido que simulam, respectivamente, características de processos com atraso de transporte e amortecimento de vibrações em sistemas mecânicos como a suspensão de automóveis. Estas plantas foram implementadas com circuitos eletrônicos formados apenas por amplificadores operacionais, resistores e capacitores. O controle digital destas plantas foi implementado no Controlador Lógico Programável que integra o MICA. O software de supervisão das plantas, implementado usando o pacote comercial RSLogix, que permite o monitoramento do desempenho dinâmico em tempo real do sistema de controle.

RESULTADOS:

Os resultados experimentais apresentaram a viabilidade da integração de sistemas dinâmicos através do uso módulo didático MICA. Foi possível suavizar e criar ruídos no processo de mola-massa, que foram facilmente vistos nos gráficos gerados pelo RSLogix. Alternando a ordem do sistema eletrônico, o controle digital rapidamente estabilizou o sistema através da calibração das variáveis na ferramenta de controle PID. Aumentando ou diminuindo a resistência do circuito, foi possível estabelecer o atraso de transporte.

CONCLUSÕES:

É possível utilizar sistemas eletrônicos para simular controle de variáveis de funcionamento similar e difícil acesso. O módulo didático MICA provou ser eficaz na substituição de processos complexos dinâmicos e pode ser utilizado nas diversas áreas do conhecimento, simplificando, agilizando e ilustrando os processos que utilizam variáveis dinâmicas.

Instituição de fomento: ELETROBRÁS

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: plantas analógicas, controle PID, módulos didáticos

E-mail para contato: fm_igor@yahoo.com.br