Controle de Processos (Tópicos)

1º Semestre, 2015

107484 - Controle de Processos (Tópicos Especiais para Enga. Elétrica e Mecatrônica)

Avisos:

  • Início das aulas: 09/03/15

Conteúdo abordado


  • Objetivo: Apresentar técnicas de modelagem, simulação, sintonia de controladores e projeto de estratégias de controle aplicados a processos industriais. Serão apresentados modelos e técnicas típicas de controle utilizadas em indústrias químicas, petróleo, mineração, papel e celulose, entre outras..

  • Ementa: Fundamentos de controle de processos industriais; Modelagem matemática de sistemas industriais; Terminologia usada em controle de processos; Elementos finais de controle; Técnicas de controle de processos; Controle avançado de processos; Indicadores de desempenho; Projeto e simulação via computador (Matlab e Simulink).

  • Programa:

  1. Introdução

    1. Elementos de uma malha de controle

    2. Terminologia e simbologia (norma ISA)

    3. Diagrama de Processos & Instrumentação (P&ID)

  2. Modelagem matemática de processos industriais

    1. Revisão conceitos básicos (termodinâmica)

    2. Balanços de massa e energia

    3. Modelagem de processos industriais

      1. Variáveis de desvio e linearização de funções multivariáveis

      2. Sistemas de 1textordfeminine e de 2textordfeminine ordem interativos e não interativos

      3. Análise de graus de liberdade

      4. Retardo de transporte (atraso no tempo)

  3. Simulação de sistemas dinâmicos

  4. Válvulas de controle e transmissores

    1. Descrição de válvulas de controle

    2. Tipos de válvulas de controle

    3. Características dinâmicas de válvulas e transmissores

  5. Controlador PID: projeto e sintonia

    1. Algoritmos e ações de controle

    2. Projeto baseado em regras de sintonia

    3. Projeto baseado em modelo

    4. Saturação do sinal de controle: projeto anti-windup

  6. Identificação de processos

    1. Caracterização por modelos de 1a. e 2a. ordem com tempo morto

    2. Redução de ordem

    3. Descrição do processo em malha fechada

  7. Estratégias de controle multi-malhas

    1. Controle em cascata

    2. Controle de razão

    3. Controle seletivo

    4. Controle com ganho escalonado

    5. Controlador split-range

    6. Controle com restrição (override)

    7. Compensação de tempo morto e sistemas de fase não mínima

    8. Controle antecipatório (feedforward) e inferencial

  8. Indicadores de desempenho de malhas de controle

  9. Controle avançado e multivariável

    1. Análise de interação de malhas

    2. Emparelhamento de variáveis controladas e manipuladas

    3. Controle decentralizado

    4. Desacoplamento de malhas interativas

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

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

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

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

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

  6. Fisher, Control valve handbook, Fisher-Rosemount, 3a ed., 1998.

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

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

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

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

  11. K. Ogata, Engenharia de Controle Moderno, 4a ed., 2002, Prentice-Hall.

  12. R. C. Dorf e R. H. Bishop, Sistemas de Controle Modernos, 8a ed., 2001, LTC.

Notas de aula


Listas de Exercícios e Projetos


Material de Apoio


Notas