Controle de Processos

• Horário: Segunda e Quarta-feira, 08:00 - 09:50

• Local: Sala BT 34/15, Depto. Enga. Elétrica, FT, UnB (à distância)

Avisos:

• Início das aulas: 19/07/21
  
  

• Materiais e informações da disciplina estão disponíveis no Aprender 3 (Moodle)

Conteúdo abordado

• Objetivo: Apresentar técnicas de modelagem, análise e projeto de controladores aplicados a processos industriais.
  
  

• Ementa: Fundamentos de controle de processos industriais; Modelos de processos industriais; Ferramentas matemáticas para a análise de processos; processos; Análise de resposta transitória; Resposta transitória e análise de estabilidade; Resposta em frequência e projeto de controladores industriais.
  
  

• Programa:

1. Introdução ao controle de processos

   1. Controle de processos industriais

   2. Malha aberta e malha fechada

   3. Classificação de variáveis em processos químicos

2. Ferramentas matemáticas para a análise de processos

   1. Análise de graus de liberdade

   2. Linearização de modelos

   3. Variáveis de desvio

   4. Transformada de Laplace

   5. Função de transferência

   6. Diagrama de blocos

   7. Equações de estado

3. Resposta dinâmica

   1. Sistemas de 1ª e 2ª ordem de processos químicos

   2. Sistemas de ordem superior

   3. Análise de resposta transitória

   4. Identificação de processos e modelos empíricos

4. Análise de sistemas em malha fechada

   1. Ações de controle

   2. Representação de sistemas em malha fechada

   3. Análise de estabilidade

   4. Equação característica

   5. Critério de Routh-Hurwitz

   6. Análise do lugar das raízes

5. Análise da resposta em frequência

   1. Respostas de sistemas no domínio da frequência

   2. Diagramas de Bode

   3. Margem de fase e margem de ganho

6. Projeto de controladores

   1. Controlador PID

   2. Projeto baseado em modelo (Síntese Direta e IMC)

   3. Regras de sintonia de controladores
      
      

• Bibliografia básica:

1. Carlos A. Smith e Armando B. Corripio, Princípios e Prática do Controle Automático de Processo, 3a ed., 2008, LTC (livro texto).

2. George Stephanopoulos, Chemical process control: An introduction to theory and practice, 1984, New Jersey: Prentice-Hall International Inc.

• Bibliografia complementar:

1. Dale E. Seborg, Duncan A. Mellichamp, Thomas F. Edgar e Francis J. Doyle, Process Dynamics and Control, 3a ed., 2010, Wiley.

2. Gene F. Franklin, J. David Powell e Abbas Emami-Naeini, Sistemas de Controle para Engenharia, 2013, Bookman.

3. B. A. Ogunnaike e W. H. Ray, Process Dynamics, Modeling and Control, Oxford University Press, 1994.

4. B. Wayne Bequette, Process Control: Modeling, Design, and Simulation, Prentice Hall PTR, 2002.

5. Karl J. Astrom e T. Hagglund, PID Controllers: Theory, Design and Tuning, ISA: The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 2a ed., 1995.

6. Stanley I. Sandler, Chemical, Biochemical, and Engineering Thermodynamics, 4a. ed., 1999, John Wiley & Sons.

7. Richard M. Felder and Ronald W. Rousseau, Elementary Principles of Chemical Processes, 3a. ed., 2005, John Wiley & Sons.

8. W. L. Luyben, Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers, 2a ed., 1990, McGraw-Hill International Editions.

9. T. E. Marlin, Process Control. Designing processes and control systems for dynamic performance, 1995, McGraw-Hill.

10. Mario Cesar M. Massa de Campos e Herbert C. G. Teixeira, Controles Típicos de Equipamentos e Processos Industriais, 2006, Edgard Blucher.

Notas de aula (material do 1º Sem./2021)

• Motivação

• Introdução ao controle de processos (material extra: Diagrama P&ID)

• Balanços de massa e de energia (material extra: variáveis de processo, balanço de massa e balanço de energia)

• Linearização de sistemas, variáveis de desvio e análise de graus de liberdade

• Transformada de Laplace

• Funções de transferência, diagrama de blocos e pólos

• Resposta transitória de sistemas de 1a. e 2a. ordem e zeros

• Sistemas de ordem superior

• Atraso no tempo, obtenção de modelos empíricos e aproximações para funções de transferência (material extra: Estimador de mínimos quadrados)

• Ações de controle (PID)

• Sistemas em malha fechada e erro em regime permanente

• Estabilidade de sistemas lineares

• Lugar das raízes

• Projeto de PI via lugar das raízes

• Resposta em frequência

• Análise de estabilidade na resposta em frequência

• Margem de ganho e margem de fase

• Projeto baseado em modelo

• Regras de sintonia de controladores (Síntese Direta e IMC)

• Regras de sintonia de controladores PID
  
  Obs.: o material referente ao semestre atual está disponível no Aprender 3.
  

Listas de Exercícios e Projetos

• Lista de Exercícios 1

• Lista de Exercícios 2

• Lista de Exercícios 3

Material de apoio

• Implementação prática de controladores

• Identificação aplicada à controle de processos