Análise e controle de processos

1. Introdução e Metodologia
No primeiro experimento foram realizadas duas atividades, portanto denominamos como Parte 1 e Parte 2 a distinção das mesmas.
Na Parte 1 realizou-se um experimento controlado por um controlador PI, que utiliza a ação proporcional para que o tempo para atingir ao set point (SP) seja menor e a ação integral para que o sistema não tenha oscilações (off-set) em torno do SP estipulado.
Para isso adotou-se a condição de válvula totalmente aberta, em que a vazão de saída (FSAÍDA) é desconhecida. Na modelagem do sistema utilizou-se a relação expressa na Equação 1 para o FSAÍDA. E encontrou-se o valor de β, que é uma constante, através dos dados experimentais com a utilização dos métodos dos mínimos quadrados.
FSAÍDA=β.h Equação 1
No início do experimento definiu-se um valor de SP observando o comportamento da vazão (variável manipulada – VM) e da altura de líquido dentro do tanque (variável de processo ou variável de controle – VP). O procedimento de alteração do SP foi repetido para diversos valores sempre observando aspectos importantes no controle de processos como: resposta do sistema, tempo de estabilização da resposta, overshoot, off-set, oscilação do sistema. No experimento da Parte 2 removeu-se a ação do controlador PI fazendo com que o sistema atuasse em malha aberta, ou seja, foi aplicado um sinal de controle pré-determinado, neste caso alterou-se a rotação da bomba que é diretamente proporcional a vazão (VM). O sinal foi aplicado a fim de se obter um valor pré-estipulado da VP.
Como o sistema atuava em malha aberta, variou-se o valor do sinal aplicado até conseguir chegar ao valor desejado da VP esperando sempre que ocorresse a estabilização do sistema.
No segundo experimento utilizou-se um sistema em malha fechada para realizar a sintonia do controlador. O procedimento realizado consistiu inicialmente na identificação das variáveis de processo (nível) e manipulada (vazão). Seguiram-se os ajustes em 55% e 45% da rotação da