Quantificação e Compensação de Atrito em Válvulas de Controle Pneumáticas
Nome: MARCO ANTONIO DE SOUZA LEITE CUADROS
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 27/10/2011
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| CELSO JOSE MUNARO | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| SAUL DA SILVA MUNARETO | Coorientador |
Páginas
Resumo: As válvulas de controle são atuadores bastante comuns na indústria e são elementos
importantes nas malhas de controle. O stiction, do inglês static + friction, é uma não
linearidade presente nas válvulas de controle que provoca o aumento da variabilidade do
processo, prejudicando o desempenho, produzindo perdas na qualidade, gasto de matéria
prima e queda na rentabilidade da produção. O stiction representa o atrito presente na válvula,
que aumenta com o desgaste da mesma.
A primeira contribuição deste trabalho é a proposta de uma nova metodologia para a
quantificação do stiction para situações em que o gráfico da variável do processo e da saída
do controlador tenha forma de paralelogramo. Para este padrão o método apresenta resultados
menos conservativos em comparação com outros métodos de quantificação de abordagem
semelhante. Além disto, uma proposta para a estimativa do slipjump a partir do conhecimento
do modelo do processo é discutida. A metodologia proposta requer apenas dados de operação,
sem a necessidade de testes invasivos. A aplicação a simulações, dados de plantas industriais
e uma planta-piloto demonstram a aplicabilidade e a superioridade da contribuição.
A segunda contribuição é a proposta de três novos métodos de compensação de stiction que
melhoram o desempenho da variável do processo sem o efeito negativo de aumentar a
variabilidade no movimento da haste da válvula, algo comum em outros métodos desta
natureza. O primeiro método proposto avalia o processo através de um degrau com o objetivo
de encontrar o valor do sinal de controle para aproximar o erro a zero, através de um
procedimento realizado em cinco passos. O segundo método aproxima o erro a zero através da
aplicação de um sinal suave à válvula, seguido de um sinal de freio no instante em que a
variável de processo se aproxima da referência. O terceiro método aplica um sinal pulsante à
válvula para minimizar o erro, de forma similar ao método conhecido por knocker. Entretanto,
é proposta uma estratégia para detectar o instante em que o erro é mínimo e sinal pulsante
possa parar mantendo o erro mínimo. Isto torna o método mais adequado para tratar
perturbações e variações de setpoint.
Os métodos de compensação são analisados através de sua aplicação em exemplos de
simulação e numa malha de vazão de uma planta piloto.
