Revelando em profundidade os sistemas de controle complexos (Parte 2)

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Sistemas de controle complexos incluem: sistemas de controle em cascata, sistemas de controle uniforme, sistemas de controle por razão, sistemas de controle em faixas, sistemas de controle seletivo automático, sistemas de controle feedforward e sistemas de controle de três impulsos, entre outros. Nos artigos anteriores e intermediários, apresentamos, respectivamente, os sistemas de controle em cascata, os sistemas de controle uniforme, os sistemas de controle por razão, os sistemas de controle por faixas e os sistemas de controle seletivo automático. Este artigo apresenta os sistemas de controle feedforward e os sistemas de controle de três impulsos. 6) Sistema de controle feedforward: A diferença entre o sistema de controle feedforward e o sistema de controle feedback é que, quando ocorrem perturbações, o sistema de controle feedback faz os ajustes com base na diferença entre o valor medido e o valor desejado ； Já o sistema de controle feedforward é regulado de acordo com a magnitude da perturbação. O sistema de controle por feedback deve fazer com que o regulador ajuste os parâmetros de regulação somente quando ocorre um desvio nos parâmetros a serem medidos, visando superar a influência das interferências nos mesmos. Mas, em alguns processos industriais, costuma haver um atraso: quando uma perturbação ocorre, os parâmetros a serem ajustados precisam de tempo para mudar. Durante esse período, o regulador não realiza nenhum ajuste, ficando assim atrás da perturbação. Quando utilizamos um sistema de controle feedforward, assim que ocorre uma perturbação, e antes mesmo que o parâmetro a ser controlado mude, o transmissor já detecta a magnitude da perturbação. O regulador então realiza os ajustes necessários. Esse ajuste rápido e preciso faz com que o parâmetro a ser medido não sofra desvios devido às interferências. Nas aplicações reais de controle de processos, raramente se utiliza um sistema de controle feedforward puro para ajustar os parâmetros a serem controlados. Geralmente, são adotadas combinações de controle feedback com controle feedforward, ou controle por razão com controle feedforward. O sistema de controle de três impulsos apresentado a seguir é um exemplo de um sistema que combina controle feedforward com circuitos de controle em cascata. 7) Sistema de controle de três impulsos: A aplicação mais típica do sistema de controle de três impulsos é no sistema de alimentação de água das caldeiras. O nível do líquido no tanque de vapor da caldeira varia de acordo com fatores como as variações na carga de vapor. Quando a carga de vapor aumenta abruptamente, a pressão do vapor dentro do vaso de pressão diminui instantaneamente. Isso faz com que a ebulição da água aumente, e o número de bolhas de vapor cresce rapidamente. As bolhas de vapor não aparecem apenas na superfície da água, mas também abaixo dela. Como o volume das bolhas de vapor é muito maior que o volume da água, isso resulta em um aumento no nível do líquido dentro do vaso de pressão. Como esse aumento no nível do líquido não reflete a quantidade real de líquido armazenado no vaso de pressão, ele é chamado de “nível falso”. Se não for utilizado um sistema de controle de três impulsos, o controlador de nível enviará informações erradas, fazendo com que a válvula de entrada de água seja fechada. Isso fará com que o nível real da água diminua ainda mais, o que causará uma ebulição ainda maior da água no tanque de vapor. Como consequência, a quantidade de bolhas de ar aumentará rapidamente, colocando o caldeirão em risco de explosão. O sistema de controle de três impulsos é uma solução desenvolvida para o controle do nível de líquido no tanque de vapor da caldeira. Ele leva em consideração os parâmetros de vazão de água de alimentação e a vazão de vapor produzido. O nível de líquido no tanque de vapor é a variável a ser controlada. Por meio de um operador, esse valor serve como referência para o controlador de vazão de água de alimentação, visando assim alcançar um equilíbrio entre o nível de líquido, a vazão de água de alimentação e a vazão de vapor. O fluxo de vapor atua como sinal de feedforward para o circuito de controle do fluxo de água de alimentação; na verdade, trata-se de um circuito de controle de feedforward + controle em cascata. O que foi mencionado acima é apenas um exemplo de sistema de controle de três impulsos. Na prática, dependendo das exigências do processo, existem diferentes esquemas de controle de três impulsos. Também existem sistemas de controle com um único impulso ou dois impulsos. É necessário definir o esquema de controle adequado de acordo com as necessidades.