HARDWARE DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DA SINTONIA DE CONTROLADORES

HARDWARE DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DA SINTONIA DE CONTROLADORES

PEREIRA FILHO, R. D.

Artigo:

O ensino de controle de processos químicos aborda, entre outros aspectos, a identificação de modelos dinâmicos de processos, a definição de estratégias e a sintonia de controladores. Pacotes como Matlab e o Scilab, bem como simuladores comerciais, são usados no ensino, mas a dinâmica do processo a ser analisado pode estar explícita e visível ao usuário da aplicação computacional, o que pode ser indesejável, bem como pode ser necessário o desembolso com licenças de software. Este trabalho teve como objetivos projetar, prototipar, programar e implementar um hardware para emular processos baseados na dinâmica de primeira ordem, operando em malha aberta e/ou malha fechada com um controlador P+I+D. O hardware foi centrado em um Arduino Nano, e conta com painel LCD, além da interface serial de entrada/saída para a interação com os usuários. O programa simulador dinâmico foi desenvolvido em C++, para a solução do problema do valor inicial da EDO de primeira ordem, pelo método de Euler, e reside no microcontrolador ATmega328. O tratamento dos resultados das simulações em malha aberta, para identificação do processo desconhecido e a sintonia dos parâmetros do controlador feedback com lei P+I+D são executados off-line pelos usuários, enquanto o teste do desempenho em malha fechada é feito no hardware desenvolvido. O protótipo foi usado na disciplina de Controle de Processos Químicos da FURG, permitindo uma maior familiarização dos estudantes com o projeto e sintonia de controladores PID.

O ensino de controle de processos químicos aborda, entre outros aspectos, a identificação de modelos dinâmicos de processos, a definição de estratégias e a sintonia de controladores. Pacotes como Matlab e o Scilab, bem como simuladores comerciais, são usados no ensino, mas a dinâmica do processo a ser analisado pode estar explícita e visível ao usuário da aplicação computacional, o que pode ser indesejável, bem como pode ser necessário o desembolso com licenças de software. Este trabalho teve como objetivos projetar, prototipar, programar e implementar um hardware para emular processos baseados na dinâmica de primeira ordem, operando em malha aberta e/ou malha fechada com um controlador P+I+D. O hardware foi centrado em um Arduino Nano, e conta com painel LCD, além da interface serial de entrada/saída para a interação com os usuários. O programa simulador dinâmico foi desenvolvido em C++, para a solução do problema do valor inicial da EDO de primeira ordem, pelo método de Euler, e reside no microcontrolador ATmega328. O tratamento dos resultados das simulações em malha aberta, para identificação do processo desconhecido e a sintonia dos parâmetros do controlador feedback com lei P+I+D são executados off-line pelos usuários, enquanto o teste do desempenho em malha fechada é feito no hardware desenvolvido. O protótipo foi usado na disciplina de Controle de Processos Químicos da FURG, permitindo uma maior familiarização dos estudantes com o projeto e sintonia de controladores PID.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-0492-25238-164516

Referências bibliográficas

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Como citar:

PEREIRA FILHO, R. D. ; "HARDWARE DE BAIXO CUSTO PARA O ENSINO DA SINTONIA DE CONTROLADORES", p-11494-11501. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-0492-25238-164516