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CONTROLADORESCONTROLADORES
PneumáticosHidráulicosEletrônicos
Comparação entre sistemas Comparação entre sistemas pneumáticos e hidráulicospneumáticos e hidráulicos
O ar e os gases são compressíveis, enquanto o óleo é incompressívelO ar é desprovido de propriedades lubrificantes e sempre contém vapor de água. O óleo funciona como fluido hidráulico e também lubrificanteA pressão de operação normal de sistemas pneumáticos é muitíssimo mais baixa do que a dos sistemas hidráulicosAs potências de saída dos sistemas pneumáticos são consideravelmente menores do que as dos sistemas hidráulicos
A precisão dos sistemas pneumáticos é deficiente nas baixas velocidades, enquanto a precisão dos atuadores hidráulicos pode ser satisfatória em todas as velocidadesEm sistemas pneumáticos, a fuga externa é permissível até certo ponto, mas a fuga interna deve ser evitada porque a diferença depressão é um tanto pequena. Nos sistemas hidráulicos, a fuga interna é permissível até certo ponto, mas a fuga externa deve ser evitadaNão são requeridas tubulações de retorno em sistemas pneumáticosque utilizam ar, mas elas são sempre necessárias em sistemas hidráulicosA temperatura de operação normal em sistemas pneumáticos é de 5° a 60°C (41°F a 140°F). O sistema pneumático, no entanto, pode ser operado na faixa de 0°C a 200°C (32°F a 392°F). Os sistemas pneumáticos são insensíveis às variações de temperatura, em contraste com sistemas hidráulicos, onde o atrito dos fluidos devido à viscosidade depende grandemente da temperatura. A temperatura de operação normal nos sistemas hidráulicos é de 20°C a 70°C(68°F a 158°F) Sistemas pneumáticos são a prova de fogo e de explosão, enquanto que sistemas hidráulicos não o são
Sistemas PneumáticosSistemas Pneumáticos
ei mmdtdm
&& −= imdtdV &=ρ
TRpTmRpvgás
gás =⇒= ρ
Rpp
dtdp
TRV oio
gás
−=
ioo ppdtdpRC =+
11
)()(
+=RCssP
sP
i
o
Amplificadores pneumáticos Amplificadores pneumáticos bocalbocal--palhetapalheta
Ps = 20 psig (1,4 bar)do = 0,01 in = 0,25 mmdb = 0,016 in = 0,4 mm
Princípio da Transmissão Princípio da Transmissão PneumáticaPneumática
Resistências PneumáticasResistências Pneumáticas
Transmissor de pressãoTransmissor de pressão(d/p CELL)(d/p CELL)
Controlador PneumáticoControlador Pneumático
Relés PneumáticosRelés Pneumáticos
Relés pneumáticosRelés pneumáticos
Relé tipo com dreno
Relé tipo sem dreno
Relé de ação reversa
Exemplo de sistema de Exemplo de sistema de controlecontrole
Controlador ligaControlador liga--desligadesliga
Controlador Proporcional Controlador Proporcional PneumáticoPneumático
xKpb 1=
zKpb 2= zKpc 3=
KxxKKKp
KKp bc ===
2
31
2
3
yKAp sc =
ybaae
babx
+−
+=
No fole
Para o movimento da palheta
p
s
c K
KA
baaK
Kbab
sEsP
=
++
+=1)(
)(
Controlador pneumático sem Controlador pneumático sem mecanismo de retroaçãomecanismo de retroação
Controlador proporcional Controlador proporcional pneumático tipo balanço de pneumático tipo balanço de forçaforça
pe
c KkA
AAsPsP
=−
−=
11
)()(
1
12
Válvula Válvula atuadora atuadora pneumáticapneumática
kxxbxmApc ++= &&&
Desprezando a força devido a massa e ao atrito
kxApc =
cc
KkA
sPsX
==)()(
Se a vazão for proporcional ao deslocamento x
qKsXsQ
=)()(
cc
KsPsX=)()(
vqcc
KKKsPsQ
==)()(
Princípio básico para obtenção Princípio básico para obtenção das ações de controle das ações de controle derivativa e integralderivativa e integralO princípio básico para gerar uma ação de controle
desejada é inserir o inverso da função de transferência desejada no caminho de retroação
)()(1)(
)()(
sHsGsG
sRsC
+=
1)()( >>sHsGSe Então
)(1
)()(
sHsRsC=
Por exemplo:Se for desejada ação de controle proporcional mais derivativa, insere-se um elemento que possui função de transferência integradora
11+Ts
no caminho de retroação
Controle proporcional + Controle proporcional + derivativoderivativo
Controle pneumático proporcional
Diagrama de blocos
111)(
)(
+++
+=
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
11
1>>>
++ RCskA
baKa
s1
11)()(
+++
+=
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
)1()()( sTKsEsP
dpc +=
aAbkK s
p = RCTd =
)1(
11)(
)(+=
++
+= RCsaAbk
RCskA
baKa
Kbab
sEsP s
s
c
Controle proporcional + Controle proporcional + integralintegral
+−
++
+=
1111)(
)(
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
11
11 >>
+−
+ RCskA
baKa
s
+−
+
+=
111)(
)(
RCskA
baKa
Kbab
sEsP
s
c
+=
RCsaAbK
sEsP sc 11)()(
+=sT
KsEsP
ip
c 11)()(
aAbkK s
p = RCTi =
Controle proporcional + Controle proporcional + integral + derivativointegral + derivativo
( ))1)(1(
1)()(
++−
++
+=
CsRCsRsCRCR
kA
baKa
Kbab
sEsP
id
di
s
c
aAbkK s
p =definindo CRT ii = CRT dd =
di TT >>( ) 1)1)(1(>>
++−
+ sTsTsTT
kA
baKa
id
di
se
( )( )( )
( )sT
sTsTsTTaAbk
sTTsTsT
aAbk
sEsP
i
diids
di
idsc 111)()( 2 +++
=−
++=
++= sTsT
KsEsP
di
pc 11)()(
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