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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14529
Registro completo de metadados
Campo DC | Valor | Idioma |
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dc.contributor.advisor1 | Tavares Neto, Júlio Inacio Holanda | - |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4287246487119988 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Soletti, João Inácio | - |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9033957482568348 | pt_BR |
dc.contributor.referee1 | Brandao, Rodolfo Junqueira | - |
dc.contributor.referee2 | Sodré, Cristiane Holanda | - |
dc.creator | Batista, Larissa Yasmim Alves | - |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9865673294122967 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2024-10-21T17:09:46Z | - |
dc.date.available | 2024-10-21 | - |
dc.date.available | 2024-10-21T17:09:46Z | - |
dc.date.issued | 2024-02-29 | - |
dc.identifier.citation | BATISTA, Larissa Yasmim Alves. Desenvolvimento de um controlador PID na plataforma de prototipagem Arduino para controle de vazão de um tanque. 2024. 63 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14529 | - |
dc.description.abstract | Control and automation systems are crucial in the operation and competitiveness of various chemical industries. These systems provide means for monitoring, regulation, and optimization of industrial processes through the collection and manipulation of process variables, making the production process more predictable, consistent, safe, and less prone to failures. Among these control systems, the PID controller (Proportional, Integral, and Derivative) is the most commonly used for dynamic systems control. This system relies on the combination of three adjustable terms that act on the error value (difference between a measured value and a desired value) through adjustable coefficients to generate a control action on a manipulated variable, which is sent to the system to adjust one or more controlled variables. Proper adjustment of these coefficients is crucial to achieve optimal PID controller performance with quick response, stability, and suppression of unwanted oscillations. However, complex control systems are costly and require high process adaptation to accommodate them. Based on this, the present work aimed at implementing a flow PID control system, whose algorithm was implemented on the Arduino prototyping platform. The control strategy used aimed at controlling the feed flow of an electrolytic system by manipulating the continuous voltage of a pump. This implementation was carried out in three parts: initially, a supervisory system with a userfriendly graphical interface was built using Python to enable monitoring of system variables and operator interaction; then the dynamics between voltage and flow were analyzed through direct manipulation of voltage and recording of flow response over time. The recorded data were then subjected to two regression models (linear and polynomial) to obtain more information about the system. Next, the flow and voltage data over time were submitted to the PROCEST function in Matlab, which estimated a transfer function for the process using the input data. In this tool, various models for the system were calculated and compared based on their error values and fit to the data. Finally, the most suitable transfer function (a first-order function with a zero to the left of the real axis) was inserted into both an open-loop and a closed-loop system (both simulated using the SIMULINK simulation tool) and subjected to four classical tuning methods (ZieglerNichols, Cohen-Coon, and Trial and Error), whose performances were compared by observing their respective responses to a step disturbance inserted at the system input at the beginning of the simulation. Results showed similarly positive outcomes for Ziegler-Nichols tuning in openloop and Trial and Error tuning, both with quantitatively irrelevant steady-state error and rapid rise and settling times. The remaining methods were identified as inadequate for the identified system. Overall, the implementation was successful, and the system adapted well to both PID and PI control. | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Alagoas | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.department | Curso de Engenharia Química- Bacharelado | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFAL | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Automação | pt_BR |
dc.subject | Instrumentação | pt_BR |
dc.subject | Arduino (Controlador programável) | pt_BR |
dc.subject | Control | pt_BR |
dc.subject | Automation | pt_BR |
dc.subject | Instrumentation | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Desenvolvimento de um controlador PID na plataforma de prototipagem Arduino para controle de vazão de um tanque | pt_BR |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso | pt_BR |
dc.description.resumo | Sistemas de controle e automação são fundamentais na operação e competitividade das diversas indústrias químicas. Tais sistemas fornecem meios para monitoramento, regulação e otimização dos processos industriais através da coleta e manipulação de variáveis de processo; tornando o processo produtivo mais previsível, consistente, seguro e menos propenso a falhas. Entre esses sistemas de controle, o controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo) é o mais comumente utilizado para o controle de sistemas dinâmicos. Este sistema se baseia na combinação entre três termos ajustáveis que atuam sobre o valor de erro (diferença entre um valor medido e um valor desejado) através dos coeficientes ajustáveis para gerar uma ação de controle sobre uma variável manipulada, a qual é enviada ao sistema para ajustar uma ou mais variáveis controladas. O ajuste adequado desses coeficientes é fundamental para obter um desempenho ótimo do controlador PID, com resposta rápida, estabilidade e supressão de oscilações indesejadas. Todavia, sistemas de controle complexos são custosos e exigem alta adaptação do processo o para os comportar. Com base nisso, o presente trabalho visou a implementação de um sistema de controle PID de vazão cujo algoritmo foi implementado na plataforma de prototipagem Arduino. A estratégia de controle utilizada visou o controle da vazão de alimentação de um sistema eletrolítico através da manipulação da tensão contínua de uma bomba. Esta implementação foi dada em três partes: inicialmente foi construído um sistema supervisório com uma interface gráfica amigável feita utilizando Python para possibilitar o monitoramento das variáveis do sistema assim como a interação do operador com o mesmo; logo após a dinâmica entre tensão e vazão foi analisada através da manipulação direta da tensão e registro da resposta da vazão ao longo do tempo. Assim, os dados registrados foram submetidos a dois modelos de regressão (linear e polinomial) de forma a obter mais informações sobre o sistema. Em seguida, os dados de vazão e tensão ao longo do tempo foram submetidos à função PROCEST do Matlab, a qual estimou uma função de transferência para o processo usando os dados inseridos. Nesta ferramenta, diversos modelos para o sistema foram calculados e comparados com base nos seus valores de erro e ajuste aos dados. Por fim, a função de transferência mais adequada (uma função de primeira ordem com um zero à esquerda do eixo real) foi inserida tanto em uma malha aberta quanto em uma malha fechada (ambas simuladas utilizando a ferramenta de simulação chamada SIMULINK) e submetida a quatro métodos de sintonia clássicos (Ziegler-Nichols de , Cohen-Coon e Tentativa e Erro), cujos desempenhos foram comparados através da observação de suas respectivas respostas a uma perturbação degrau inserida na entrada do sistema no início da simulação. Observou-se resultados analogamente positivos para a sintonia por Ziegler-Nichols em malha aberta e por Tentativa e Erro, ambos com erro do estado estacionário quantitativamente irrelevante e rápido tempo de ascensão e acomodação. Os demais métodos foram identificados como inadequados para o sistema identificado. De forma geral, a implementação foi bem sucedida e o sistema se adaptou tanto ao controle PID quanto ao controle PI. | pt_BR |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC |
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