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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Análise das estratégias de controle de temperatura em uma estufa de secagem
Autor(es): Rossi, Weslen Felipe Magri
Primeiro Orientador: Gibelli, Gerson Bessa
metadata.dc.contributor.referee1: Oliveira , Clivaldo de
metadata.dc.contributor.referee2: Conceição, Sanderson Manoel da
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a avaliação, via simulação, de estratégias de controle aplicadas a uma estufa de secagem de laboratório cujas funcionalidades originais foram comprometidas pela falha do controlador comercial. A partir da identificação experimental da dinâmica térmica do equipamento, determinou-se um First Order Plus Dead Time (FOPDT) que descreve adequadamente sua resposta a perturbações e variações de potência. Com base nesse modelo, projetou-se um controlador Proporcional–Integral (PI) utilizando regras de sintonia do Internal Model Control (IMC) e incorporou-se um termo de ação feedforward (FF) estática para antecipar a potência necessária em regime permanente. O desempenho do controlador PI+FF foi comparado ao controle liga–desliga tradicional (On-Off) em diferentes condições de operação, incluindo variações de setpoint e perturbações abruptas que simulam abertura de porta. Os resultados demonstram que o PI+FF elimina oscilações, reduz tempos de acomodação, melhora a precisão térmica e apresenta maior eficiência energética em cenários de baixa e média demanda. Em contrapartida, o controle On-Off mostrou-se limitado, produzindo oscilações amplas, maior desgaste potencial do atuador e incapacidade de manter temperaturas elevadas com estabilidade. Conclui-se que a implementação física do PI+FF representa uma alternativa tecnicamente viável para restaurar e aprimorar o desempenho da estufa, constituindo uma solução robusta para processos térmicos de alta inércia.
Abstract: This work presents the development and simulation-based evaluation of control strategies applied to a laboratory drying oven whose original commercial controller became non operational. The thermal dynamics of the system were experimentally characterized, allowing the identification of a First Order Plus Dead Time (FOPDT) model capable of representing the oven’s heating behavior under disturbances and variations in power. Based on this model, a Proportional–Integral (PI) controller was designed using Internal Model Control (IMC) tuning rules, and a static feedforward action was incorporated to anticipate the steady-state power required to reach a given temperature setpoint. The performance of the PI+FF strategy was compared with the traditional On-Off control in multiple operating conditions, including different temperature setpoints and abrupt drops in temperature simulating door opening. The results show that the PI+FF controller eliminates oscillations, improves transient response, enhances temperature accuracy, and achieves higher energy efficiency for low and medium thermal loads. In contrast, the On-Off approach exhibited substantial oscillations, potential actuator stress due to frequent switching, and limited capability to maintain high temperatures with stability. The findings indicate that physical implementation of the PI+FF controller is a feasible and effective solution to restore and improve the oven’s operation, offering a robust alternative for high-inertia thermal processes.
Palavras-chave: Controle de temperatura
Temperature Control
Sistemas térmicos
Thermal Systems
FOPDT
FOPDT
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Engenharia
Citação: ROSSI, W. F. M. Análise das estratégias de controle de temperatura em uma estufa de secagem. 2025. 92 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Energia) – Faculdade de Engenharia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/6784
Data do documento: 10-Dez-2025
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