Ações de controle básicas e controladores (introdução teórica)

Muitas vezes é necessário realizar mudanças de forma automática em um sistema, modificando sua resposta ou comportamento, e para isso acontecer sem que seja necessário uma mudança no circuito utilizamos as técnicas de controle através de um sistema em malha fechada, ou seja, para que a saída possa ser comparada com uma referência, e ser modificada de acordo com o desejado.

Serão apresentados as ações de controle mais básicas e mais empregadas no setor elétrico, compostas por AmpOps.

Controle Proporcional (P)

Utiliza um controlador com ganho ajustável K, chamado controlador tipo P, onde a relação entre a saída e a entrada é dada por K. Quando o mesmo é muito grande, torna o erro estacionário muito pequeno e aumenta o tempo de estabilização, tornando o sistema mais oscilatório e gerando maior instabilidade. Quando é ganho é menor o inverso acontece. Vale lembrar que ele piora o regime transitório. Este controlador é bastante utilizado com outras ações de controle envolvidas, como veremos a seguir.

Controle Proporcional e Integral (PI)

Utiliza um controlador chamado PI (proporcional integral). A integral do erro no tempo permite que a saída possa acompanhar a entrada com erro muito menor, podendo chegar a zero. A ação integral tende a zerar o erro, porém também pode instabilizar o sistema se a mesma for

muito acentuada. Para contrabalançar este fato, a ação integral é em geral utilizada em conjunto com a ação proporcional.


Controle Proporcional e Derivativo (PD)

Sistemas de controle que formam a entrada da planta à partir do erro e da derivada do erro no tempo. A derivada do erro no tempo permite que se acelere a saída da planta, fazendo com que esta seja mais rápida. Esta velocidade pode se traduzir em oscilações indesejadas na resposta do sistema

Este controlador tende ser muito sensível a ruídos no erro de entrada. Se uma oscilação causada por ruído causar uma derivada muito elevada, esta oscilação pode instabilizar o sistema.
A ação derivativa quando combinada com a ação proporcional tem justamente a função de "antecipar" a ação de controle a fim de que o processo reaja mais rápido.

Controle Proporcional, Integral e Derivativo (PID)

O controlador PID combina as vantagens do controlador PI e PD. A ação integral está diretamente ligada à precisão do sistema sendo responsável pelo erro nulo em regime permanente. O efeito desestabilizador do controlador PI é contrabalançado pela ação derivativa que tende a aumentar a estabilidade relativa do sistema ao mesmo tempo que torna a resposta do sistema mais rápida devido ao seu efeito antecipatório.