Método generalizado da oscilação forçada para sintonia de controladores proporcional-integral-derivativo e proporcional-múltiplos-ressonantes

Abstract

Este trabalho propõe o método generalizado da oscilação forçada para sintonia de controladores proporcional-integral-derivativo, proporcional-ressonante e proporcionalmúltiplos- ressonantes, utilizando a filosofia de projeto do método da oscilação forçada de Ziegler-Nichols. A metodologia é aplicada a processos causais, lineares e invariantes no tempo cuja resposta em frequência não necessariamente cruza a linha de ð€€€180 de fase. Esse método é baseado no experimento do relé com fase ajustável, que possibilita a identificação do ponto mais apropriado da resposta em frequência de cada classe de processos em um único tipo de experimento. A etapa de projeto é realizada por meio dos conjuntos de fórmulas de sintonia, os quais foram desenvolvidos para cada classe de processos e para cada topologia de controle, considerando o ponto da resposta em frequência identificado e a obtenção de adequadas margens de estabilidade. A aplicação do método proposto, o qual inclui o experimento de identificação e os conjuntos de fórmulas de sintonia desenvolvidos, é realizada por meio de exemplos numéricos e também através da implementação prática dos controladores em processos reais, mostrando sua ampla aplicabilidade.

This work proposes the generalized forced oscillation method for tuning proportionalintegral- derivative, proportional-resonant, and proportional-multi-resonant controllers using the Ziegler-Nichols’s forced oscillation method philosophy. The methodology applies to causal linear time-invariant plants whose frequency response does not necessarily cross the ð€€€180 phase line. This method is based on the relay with adjustable phase experiment, which enables the identification of the most appropriate point of the frequency response for each class of plants in a single type of experiment. The design procedure is performed through sets of tuning formulas that were developed for each class of plants and each control topology, considering the identified frequency response point and aiming at obtaining appropriate stability margins. The application of the proposed methodology, which includes the identification experiment and the developed tuning formulas, is performed by means of numerical examples and implementation of the designed controllers into actual physical plants, showing its wide applicability.