Estrategias Anti-Windup
ENGC66: Introducao ao Controle de Processos Industriais
Departamento de Engenharia Eletrica e de Computacao - DEECUniversidade Federal da Bahia - UFBA
18 de junho de 2018
Prof. Tito Luís Maia Santos 1/ 19
Sumario
1 Introducao
2 O fenomeno “Windup”
3 Estrategias “Anti-Windup”
4 O sinal de controle - Observacoes
5 Comentarios Finais
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Sumario
1 Introducao
2 O fenomeno “Windup”
3 Estrategias “Anti-Windup”
4 O sinal de controle - Observacoes
5 Comentarios Finais
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IntroducaoO problema do acumulo da acao integral (Windup)
Sistemas de controle ⇒ saturacao do atuador;
Acao integral cumpre o papel de assegurar o seguimento dereferencia do tipo degrau na presenca de perturbacoes constantes;
Seguimento de referencia constante ⇒ parcela integral nao varia;
O que ocorre quando nao se pode zerar o erro de seguimento de
referencia?
Erro de seguimento constante ⇒ acumulo da acao integral
(“it winds up”).
Estrategias anti-windup visam mitigar este efeito indesejado.
Nota historica: o papel dos controladores digitais no contexto dadifusao do tema.
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IntroducaoO problema do acumulo da acao integral (Windup)
Sistemas de controle ⇒ saturacao do atuador;
Acao integral cumpre o papel de assegurar o seguimento dereferencia do tipo degrau na presenca de perturbacoes constantes;
Seguimento de referencia constante ⇒ parcela integral nao varia;
O que ocorre quando nao se pode zerar o erro de seguimento de
referencia?
Erro de seguimento constante ⇒ acumulo da acao integral
(“it winds up”).
Estrategias anti-windup visam mitigar este efeito indesejado.
Nota historica: o papel dos controladores digitais no contexto dadifusao do tema.
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IntroducaoO problema do acumulo da acao integral (Windup)
Sistemas de controle ⇒ saturacao do atuador;
Acao integral cumpre o papel de assegurar o seguimento dereferencia do tipo degrau na presenca de perturbacoes constantes;
Seguimento de referencia constante ⇒ parcela integral nao varia;
O que ocorre quando nao se pode zerar o erro de seguimento de
referencia?
Erro de seguimento constante ⇒ acumulo da acao integral
(“it winds up”).
Estrategias anti-windup visam mitigar este efeito indesejado.
Nota historica: o papel dos controladores digitais no contexto dadifusao do tema.
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IntroducaoO problema do acumulo da acao integral (Windup)
Sistemas de controle ⇒ saturacao do atuador;
Acao integral cumpre o papel de assegurar o seguimento dereferencia do tipo degrau na presenca de perturbacoes constantes;
Seguimento de referencia constante ⇒ parcela integral nao varia;
O que ocorre quando nao se pode zerar o erro de seguimento de
referencia?
Erro de seguimento constante ⇒ acumulo da acao integral
(“it winds up”).
Estrategias anti-windup visam mitigar este efeito indesejado.
Nota historica: o papel dos controladores digitais no contexto dadifusao do tema.
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Sumario
1 Introducao
2 O fenomeno “Windup”
3 Estrategias “Anti-Windup”
4 O sinal de controle - Observacoes
5 Comentarios Finais
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O fenomeno “Windup”Efeito da Sobrecarga
Ocorre na mudanca de set-point ou na presenca de perturbacoessignificativas.
No caso do controlador PID, temos:
ud (t) = K
[
e(t) +1
Ti
∫ t
0
e(τ)dτ + Td
d
dtef (t)
]
.
Notar que u(t) = ud (t) caso ud (t) respeite os limites operacionais.
O mesmo vale para o caso com filtro de referencia (“set-point
weightning”).
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O fenomeno “Windup”Efeito da Sobrecarga - Seguimento de Referencia
Fonte: K.J. Astrom e T. Hagglung (2006), “Advanced PID Control”,
International Society of Automation
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O fenomeno “Windup”Efeito da Sobrecarga - Perturbacoes
Caso - trocador de calor.
Fonte: C.A. Smith e A. Corripio (2015), “Princıpios e Praticas do
Controle Automatico de Process”, 3a Edicao, LTC.
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O fenomeno “Windup”Efeito da Sobrecarga - Perturbacoes
Fonte: C.A. Smith e A. Corripio (2015), “Princıpios e Praticas do Controle
Automatico de Process”, 3a Edicao, LTC.
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Sumario
1 Introducao
2 O fenomeno “Windup”
3 Estrategias “Anti-Windup”
4 O sinal de controle - Observacoes
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Estrategias “Anti-Windup”Integrador Modificado
Sem “anti-windup”:
Com “anti-windup”:
Fonte: C.A. Smith e A. Corripio (2015), “Princıpios e Praticas do
Controle Automatico de Process”, 3a Edicao, LTC.
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Estrategias “Anti-Windup”Integrador Modificado
A modificacao da acao integral nao tem qualquer parametro
adicional de sintonia;
Pode ser implementada de forma simples em realizacoesanalogicas;
Grande parte dos controladores PID industriais nao contam com
esta alternativa de implementacao.
Do ponto de vista geral, esta estrategia inibe a integracao na
presenca de saturacao (“batch unit”).
A integracao condicional tambem pode ser realizada de formadireta.
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Estrategias “Anti-Windup”“Back-calculation and Tracking”
Fonte: K.J. Astrom e T. Hagglung (2006), “Advanced PID Control”,
International Society of Automation
Sugestao de sintonia: Tt =√
TiTd .
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Estrategias “Anti-Windup”“Back-calculation and Tracking”
Analise do efeito de Tt .
Fonte: K.J. Astrom e T. Hagglung (2006), “Advanced PID Control”,International Society of Automation
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Estrategias “Anti-Windup”“Back-calculation and Tracking”
Principal vantagem: implementacao em PIDs industriais.
PID com mode de seguimento;
Representacao Geral:
Estrutura de realizacao:
Fonte: K.J. Astrom e T. Hagglung (2006), “Advanced PID Control”,
International Society of AutomationProf. Tito Luís Maia Santos 15/ 19
Sumario
1 Introducao
2 O fenomeno “Windup”
3 Estrategias “Anti-Windup”
4 O sinal de controle - Observacoes
5 Comentarios Finais
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O sinal de controle - ObservacoesEstufa laboratorial
O sinal de controle pode trazer informacoes escondidas (ruıdo,desempenho);
Nem sempre o efeito “windup” se manifestara;
Cada problema de controle deve ser explorado no contexto dassuas particularidades.
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1 Introducao
2 O fenomeno “Windup”
3 Estrategias “Anti-Windup”
4 O sinal de controle - Observacoes
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Comentarios Finais
Nesta aula falamos sobre estrategias “anti-windup”.
Na proxima aula estudaremos o controle em cascata.
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