Curso de Controlo de Processos

Aula 1 • Objetivos e Métricas do Controlo de Processos

Define critérios de desempenho operacional como a estabilidade, o seguimento do setpoint e a rejeição de perturbações. Enquadra as métricas utilizadas para avaliar controladores mais adiante no curso.

Aula 2 • Variáveis e Sinais de Processo

Identifica as variáveis manipuladas e medidas numa malha de controlo. Liga os tipos de variáveis à seleção de estratégias de controlo.

Aula 3 • Introdução ao Controlo de Processos

Define o controlo de processos e o seu papel nas operações industriais. Estabelece o vocabulário utilizado ao longo do curso.

Aula 4 • Fundamentos da Dinâmica de Processos

Explica como os processos respondem a alterações nas entradas ao longo do tempo. Proporciona a compreensão dinâmica necessária para a conceção de controladores.

Aula 1 • Simulação de Modelos de Processo

Implementa modelos de processo em ambientes de simulação para prever respostas dinâmicas. Apoia a validação prática antes da implementação física.

Aula 2 • Representação por Função de Transferência

Converte equações diferenciais em funções de transferência no domínio de Laplace. Permite a análise no domínio da frequência utilizada em capítulos posteriores de conceção de controladores.

Aula 3 • Modelação Baseada em Primeiros Princípios

Aplica balanços de massa e energia para derivar modelos dinâmicos de processo. Proporciona a base analítica para a compreensão do comportamento do processo.

Aula 4 • Validação e Incerteza de Modelos

Avalia a exatidão do modelo face a dados medidos da unidade e quantifica a incerteza. Prepara os estudantes para selecionar conceções de controlo robustas.

Aula 1 • Conceitos e Critérios de Estabilidade

Define a estabilidade BIBO e de Lyapunov e introduz o critério de Routh-Hurwitz. Proporciona a base teórica para toda a análise de estabilidade subsequente.

Aula 2 • Critério de Nyquist e Estabilidade

Aplica o critério de estabilidade de Nyquist a sistemas com atrasos temporais e polos no semiplano direito. Alarga a análise de estabilidade para além das limitações do diagrama de Bode.

Aula 3 • Análise do Diagrama de Bode

Constrói e interpreta diagramas de Bode de módulo e de fase para sistemas em malha aberta. Permite o cálculo da margem de ganho e de fase para a avaliação da estabilidade.

Aula 4 • Funções de Robustez e Sensibilidade

Avalia as funções de sensibilidade e de sensibilidade complementar para quantificar a robustez. Liga as métricas no domínio da frequência à rejeição de perturbações e ruído no mundo real.

Aula 1 • Ajuste Baseado no Desempenho Operacional

Otimiza parâmetros PID utilizando critérios de erro integral e pesquisa baseada em simulação. Liga as decisões de ajuste a resultados de desempenho operacional quantificados.

Aula 2 • Métodos de Ajuste Clássicos

Aplica regras de ajuste de Ziegler-Nichols, Cohen-Coon e baseadas em IMC para definir parâmetros PID. Fornece pontos de partida práticos para a comissão do controlador.

Aula 3 • Modos do Controlador PID

Explica as ações proporcional, integral e derivativa e os seus efeitos individuais. Permite aos estudantes selecionar modos de controlo adequados para um determinado processo.

Aula 4 • Estrutura da Malha de Controlo por Realimentação

Analisa a arquitetura em malha fechada e o papel de cada elemento da malha. Estabelece o quadro para a análise do controlador PID.

Aula 1 • Plataformas de Controlo PLC e DCS

Analisa as arquiteturas de controladores lógicos programáveis e de sistemas de controlo distribuídos. Liga as capacidades do hardware à implementação de algoritmos de controlo.

Aula 2 • Implementação Digital do PID

Converte algoritmos PID contínuos em formas posicionais e de velocidade para execução digital. Aborda erros de discretização e seleção do tempo de ciclo.

Aula 3 • Configuração e Comissionamento de Malhas de Controlo

Guia o processo passo a passo de configuração, teste e comissionamento de uma malha de controlo numa plataforma digital. Constrói a competência prática de implementação.

Aula 4 • Sistemas de Aquisição de Dados e Historiadores

Explica como os dados de processo são recolhidos, armazenados e recuperados para análise e relatórios. Apoia a monitorização do desempenho operacional abordada no próximo capítulo.

Aula 1 • Controlo de Relação e Split-Range

Implementa controladores de relação para manter relações proporcionais entre correntes. Alarga a capacidade de controlo a aplicações de mistura e combustão.

Aula 2 • Controlo Inferencial e por Sensor Virtual

Estima variáveis controladas não medidas a partir de medições secundárias utilizando modelos de processo. Permite o controlo onde a medição direta é impraticável ou dispendiosa.

Aula 3 • Controlo em Cascata

Concebe estruturas de malha interna e externa para rejeitar perturbações mais rapidamente do que o controlo de malha única. Constrói diretamente sobre as competências de ajuste PID do capítulo anterior.

Aula 4 • Controlo Feedforward

Concebe compensadores feedforward para cancelar perturbações mensuráveis antes de estas afetarem a variável controlada. Complementa o controlo por realimentação para uma melhor rejeição de perturbações.

Aula 1 • Conceção de Controlo por Desacoplamento

Concebe desacopladores estáticos e dinâmicos para eliminar interações entre canais. Permite o ajuste independente de malha única de canais desacoplados.

Aula 2 • Introdução ao Controlo Preditivo Baseado em Modelos

Apresenta o MPC como um quadro de controlo multivariável com capacidade de lidar com restrições. Liga a modelação em espaço de estados e a otimização à implementação prática de MPC.

Aula 3 • Interações de Processos Multivariáveis

Quantifica as interações da malha utilizando a matriz de ganhos relativos e o número de condição. Estabelece a necessidade de estratégias de controlo multivariável.

Aula 4 • Representação em Espaço de Estados

Formula modelos de processo multivariáveis na forma de espaço de estados para análise e conceção. Fornece a base matemática para métodos de controlo modernos.

Aula 1 • Reajuste e Redesenho do Controlador

Aplica métodos de reajuste em linha e fora de linha para restaurar ou melhorar o desempenho operacional da malha. Liga as conclusões do diagnóstico a ações corretivas direcionadas.

Aula 2 • Avaliação do Desempenho Operacional de Malhas de Controlo

Aplica métricas estatísticas e baseadas na variância para quantificar o desempenho operacional da malha face a benchmarks. Identifica malhas com baixo desempenho operacional para ação corretiva.

Aula 3 • Diagnóstico de Causa Raiz de Mau Controlo

Diagnostica causas de mau desempenho operacional da malha, incluindo stiction da válvula, erros de ajuste e alterações do processo. Direciona os esforços de manutenção e reajuste de forma eficiente.

Aula 4 • Otimização Avançada de Processos

Apresenta quadros de otimização em tempo real e de otimização em estado estacionário para a economia do processo. Alarga os objetivos de controlo da estabilidade para a rentabilidade.