O presente trabalho tem por objetivo a implementação de algoritmos de controle do tipo PID com sintonia automática de seus parâmetros para controle de processos térmicos de primeira ordem mais tempo morto. Existe um grande número de métodos para a sintonia automática, os quais requerem informações variadas sobre o processo. A sintonia automática dos parâmetros do controlador escolhida para implementação é baseada no método da realimentação a relê que utiliza o ganho estático e o período e amplitude críticos do processo e pode ser facilmente adotada na indústria. Este método foi implementado em um controlador industrial microprocessado que utiliza um microcontrolador da família 8051. A correta identificação dos parâmetros críticos do processo presume a geração de oscilações simétricas durante a realimentação a relê. O algoritmo de sintonia automática desenvolvido inclui correção em tempo real da amplitude do relê para evitar identificação falsa de um ciclo da oscilação e da assimetria na saída do processo durante a realimentação a relê. A implementação do algoritmo é simples e direta em termos de programação no ambiente de microcontroladores mesmo em linguagem de baixo nível (assembly). São apresentados resultados de simulação e os resultados experimentais realizados em um aparelho industrial comercial. / The objective of this work is the implementation of a PID control algorithm with auto-tuning for a thermal first order process plus dead-time. There is a number of methods for the auto-tuning of PID controllers which require different information on the process. The auto-tuning algorithm is implemented in a industrial controller based on the 8051 microcontroller family. The auto-tuning method considered for implementation is based on the relay feedback procedure which require the process steady state gain and the ultimate point on the Nyquist plot and can be easily adopted by industry. The method is also suited for pre-tuning adaptive controllers. The auto-tuning method used assume symmetrical oscillations during the relay feedback experiment to render the correct ultimate point on the Nyquist plot The proposed auto-tuning algorithm includes on-line correction for asymmetry oscillation and relay amplitude to avoid false capture of the limit cycle. The symmetrical oscillations are ensured by a DC bias signal added to the relay output. The algorithm is simply and straight to be written in a microcontroller programming language. Experimental results accomplished in a industrial PID auto-tuner are presented.

O presente trabalho tem por objetivo a implementação de algoritmos de controle do tipo PID com sintonia automática de seus parâmetros para controle de processos térmicos de primeira ordem mais tempo morto. Existe um grande número de métodos para a sintonia automática, os quais requerem informações variadas sobre o processo. A sintonia automática dos parâmetros do controlador escolhida para implementação é baseada no método da realimentação a relê que utiliza o ganho estático e o período e amplitude críticos do processo e pode ser facilmente adotada na indústria. Este método foi implementado em um controlador industrial microprocessado que utiliza um microcontrolador da família 8051. A correta identificação dos parâmetros críticos do processo presume a geração de oscilações simétricas durante a realimentação a relê. O algoritmo de sintonia automática desenvolvido inclui correção em tempo real da amplitude do relê para evitar identificação falsa de um ciclo da oscilação e da assimetria na saída do processo durante a realimentação a relê. A implementação do algoritmo é simples e direta em termos de programação no ambiente de microcontroladores mesmo em linguagem de baixo nível (assembly). São apresentados resultados de simulação e os resultados experimentais realizados em um aparelho industrial comercial. / The objective of this work is the implementation of a PID control algorithm with auto-tuning for a thermal first order process plus dead-time. There is a number of methods for the auto-tuning of PID controllers which require different information on the process. The auto-tuning algorithm is implemented in a industrial controller based on the 8051 microcontroller family. The auto-tuning method considered for implementation is based on the relay feedback procedure which require the process steady state gain and the ultimate point on the Nyquist plot and can be easily adopted by industry. The method is also suited for pre-tuning adaptive controllers. The auto-tuning method used assume symmetrical oscillations during the relay feedback experiment to render the correct ultimate point on the Nyquist plot The proposed auto-tuning algorithm includes on-line correction for asymmetry oscillation and relay amplitude to avoid false capture of the limit cycle. The symmetrical oscillations are ensured by a DC bias signal added to the relay output. The algorithm is simply and straight to be written in a microcontroller programming language. Experimental results accomplished in a industrial PID auto-tuner are presented.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JanEMGP_DISSERT.pdf: 3028317 bytes, checksum: 5eeb8ec6954b59f2853f263ffa4c4d9c (MD5) Previous issue date: 2014-05-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The area of research and development involving the PID tune of controllers is an active area in the academic and industrial sectors yet. All this due to the wide use of PID controllers in the industry (96% of all controllers in the industry is still PID). Controllers well tuned and tools to monitor their performance over time with the possibility of selftuning, become an item almost obligatory to maintain processes with high productivity and low cost. In a globalized world, it is essential for their self survival. Although there are several new tools and techniques that make PID tune, in this paper will explore the PID tune using the relay method, due its good acceptance in the industrial environment. In addition, we will discuss some techniques for evaluation of control loops, as IAE, ISE, Goodhart, the variation of the control signal and index Harris, which are necessary to propose new tuning for control loops that have a low performance. Will be proposed in this paper a tool for tuning and self tuning PID. Will be proposed in this paper a PID auto-tuning software using a relay method. In particular, will be highlighted the relay method with hysteresis. This method has shown tunings with satisfactory performance when applied to the didactic, simulated and real plants / O campo de pesquisa e desenvolvimento de softwares envolvendo a sintonia de controladores PID, ainda ? uma ?rea ativa dentro do meio acad?mico e industrial. Tudo isso devido ? larga utiliza??o de controladores PID na ind?stria (96% de todos os controladores na ind?stria ainda ? PID). Ter controladores bem sintonizados e com ferramentas que possam acompanhar seus desempenhos ao longo do tempo com a possibilidade de ressintoniz?-los, ou ainda autossintoniz?-los, passar a ser um item quase que obrigat?rio para manter processos com alta produtividade e baixo custo. J? que em um mundo globalizado, o n?vel mais acirrado de concorr?ncia entre as empresas, atualmente, est? no custeio e na produtividade. Apesar de existirem diversas novas t?cnicas e ferramentas que fazem sintonia de controladores PID, neste trabalho ser? explorada esta sintonia utilizando o m?todo do rel?, devido a sua boa aceita??o no ambiente industrial, simplicidade e robustez. Al?m disto, abordaremos algumas t?cnicas para avalia??o de desempenho de malhas de controle de processos, tais como IAE, ISE, Goodhart, Vari?ncia de sinais e ?ndice de Harris. Ser? proposta neste trabalho uma ferramenta de sintonia e autossintonia PID (usando o m?todo do rel?), em especial o m?todo do rel? com histerese. Este m?todo tem apresentado sintonias com desempenhos satisfat?rios quando aplicados em plantas simuladas e reais

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-21T15:01:16Z No. of bitstreams: 1 MOISÉS TAVARES DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 2264297 bytes, checksum: 0373ed53c40783016694166232616bf6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-21T15:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MOISÉS TAVARES DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 2264297 bytes, checksum: 0373ed53c40783016694166232616bf6 (MD5) Previous issue date: 2014-09 / Neste trabalho utiliza-se um método do Relé sob condições de não-linearidade e perturbação estática para identificação de modelos não-lineares do tipo Hammstein e Wiener. Este método do relé modificado garante uma saída simétrica do relé quando um estado estacionário cíclico é obtido, independente da perturbação estática, enquanto o método do relé original mostra uma saída assimétrica para processos não-lineares. Para modelos do tipo Wiener, é proposto um sinal de excitação que incorpora as vantagens do método do relé modificado e além disso, obtém as características da baixa frequência da excitação a partir da utilização de um pulso retangular. Para identificação de modelos do tipo Hammterin, inicialmente, o método do relé modificado é aplicado e assim os dados da resposta em frequência do subsistema dinâmico linear são obtidos. em seguida, um sinal triangular é utilizado para identificar a função estática não-linear da entrada. A principal dificuldade na identificação de modelos Hammstein e Wiener é a indisponibilidade do sinal intermediário. Dessa forma, são apresentados procedimentos para obtenção do sinal intermediário a partir do método do relé sob condições de não-linearidade. As técnicas de identificação apresentadas ao longo da dissertação são avaliadas em casos simulados e experimentais para verificar o desempenho de cada uma. / In this work is used a method of the relay feedback under conditions of non-linearity and static disturbance for identification of Hammerstein and Wiener-type nonlinear process. The relay feedback approach used guarantees a symmetrical output relay when a cyclic steady state is obtained, regardless of static disturbance, while the original method shows an asymmetric output relay in such conditions. For Wiener-type process is proposed an exitation signal that incorporates the advantages of the modified method relay feedback and in addition, characteristics of the obtained low frequency excitation from the use of a rectangular pulse. for identification of Hummerstein-type process, initially the method of modified relay is applied and so the data of frequency response of the linear dynamic subsystem are obtained. Then, a triangular signal is used to identify the static nonlinear function. The principal difficulty in the identification of Hammerstein and Wiener process is the unavailability of intermediate signal. Therefore, procedures for obtaining intermediate signal are presented from the relay feedback under conditions of non-linearity. The identification techniques presented throughout in this work are evaluated simulated and experimental cases to verify the performance of each