Departamento de Engenharia Elétrica Faculdade de Tecnologia Universidade de Brasília

Prof. Adolfo Bauchspiess Grupo de Instrumentação, Controle e Automação Laboratório de Automação, Visão e  Sistemas Inteligentes

Objetivos:
Desenvolver um ambiente que permita visualizar experimentos de controle digital.
Simular o controle digital de um sistema térmico.
 

Introdução:
Em todo projeto de engenharia é interessante simular, construir protótipos e só então implementar o sistema. Visando verificar a correta implementação de um controlador PID de forma digital será implementada uma simulação do processo térmico nesta experiência. Para visualizar o resultado do controle digital é necessário armazenar os resultados em um arquivo. A porta serial é um meio conveniente para conectar o PIC a sistemas computacionais externos, nos quais se pode armazenar os dados relativos ao processo controlado.

Projeto do Controlador:
Uma forma prática, que poderá ser utilizada neste experimento como sintonia inicial do PID é através do primeiro método de Ziegler-Nichols. Como o sistema apresenta saturação, faz-se necessário um ajuste fino do PID.
O sinal de referência é um degrau de amplitude 50 graus Celsius.

Especificação do Software:
Programa PIC:
   inicialização
   aguarda na porta serial os coeficientes da equação de recorrência correspondentes a: Ta, Kp, 1/Ti, Td    
        (Período de amostragem, ganho proporcional, inverso da cte de tempo integral, cte de tempo derivativa)
   calcula os coeficientes do PID na forma discreta correspondentes.

interrupção 1Hz: simula o processo térmico utilizando u atual:
Y(s)/U(s) = Kexp(-sL)/(sT+1);   (K=10, L=10seg, T=120seg, saturação além de 0-10V)

for t=0:Ta:4*60:
     obtem y atual
     simula controlar PID (calcula novo u)
     escreve na porta serial: t, r, u, y - (tempo, referência, sinal de controle, saída)
     escreve no LCD: t, r, u, y
end
 

Programa PC:
   inicialização
   escreve na porta serial os coeficientes da equação de recorrência correspondentes a: Ta, Kp, 1/Ti, Td
   escreve Ta, Kp, 1/Ti, Td em arquivo
for t=0:Ta:4*60:
     lê da porta serial: t, r, u, y
     escreve t, r, u, y em arquivo
end

Material:
PIC 18F252, fonte de alimentação +5V, +12V, cristal 4MHz, MAX232, LCD

Procedimento:
1. Projeto eletrônico - PIC, MAX232, conector DB9, fonte de alimentação, cristal
2. Projeto e implementação do software PC
3. Projeto e implementação do software PIC - Gravação do PIC
4. Depuração
5. Obter a resposta do sistema para Ta = 1s, 5s, 25s
6. Validação

Validação:
Para a verificação do correto funcionamento do sistema, o resultado do simulador PIC deverá ser comparado com o resultado obtido com o Simulink.