Limitações de taxa e amplitude
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Saturações são limites impostos à ação do controlador. Tais limites, intencionalmente inseridos ou não, refletem a incapacidade dos atuadores em obedecer integralmente os comandos gerados.
Limitação de amplitude
Determina um valor máximo ou um valor mínimo para o curso do atuador. É comum em válvula de controle de ar de combustão, por exemplo, a presença de um batente (limitador mecânico) que impede seu total fechamento.
A Figura abaixo mostra a resposta de uma malha de controle onde foi inserida uma limitação mecânica que impede que a válvula abra mais de 70%. Observe que os dois últimos degraus ultrapassam este limite e a PV deixa de responder, como se o ganho do processo passasse e ser zero.
Limitação de taxa
Determina um valor máximo para a taxa de variação da variável manipulada. Se a variável manipulada for a velocidade de um motor, então significa uma limitação na aceleração deste equipamento.
A Figura a seguir ilustra uma limitação de aceleração programada no variador de velocidade de uma bomba, geralmente denominado “rampa de aceleração”. Note que na resposta a cada degrau da MV, o próprio perfil da PV revela esta limitação em sua inclinação. A consequência disso é que o tempo de acomodação passa a depender da amplitude do degrau. No primeiro degrau, por exemplo, este tempo é três vezes maior que no último degrau, de menor amplitude.
Considerações de Projeto
Quando uma saturação é identificada no atuador de uma malha de controle, é importante criar alguma forma de “informar” ao controlador sobre esta limitação. Algumas formas são:
- No caso da limitação de amplitude, a faixa de saída do controlador deve coincidir com os limites permitidos pelo atuador. Alguns controladores permitem determinar estes limites por meio dos parâmetros COHIGH (valor máximo da saída) e COLOW (valor mínimo da saída). No caso do exemplo citado anteriormente, o COHIGH do controlador deve ser ajustado em 70%.
- No caso da limitação de taxa, o melhor é refleti-la também na ação integral do controlador de maneira que esta não gere variações na MV que não possam ser reproduzidas pelo atuador. Isso evita a ocorrência de efeito wind up.