O princípio de operação bang-bang é o controle liga/desliga com histerese. Como mostra o diagrama, o sistema será ligado quando a entrada [e2] for maior que H, mas permanecerá até que [e2] seja menor que L.
Normalmente, essa é toda a funcionalidade do bang-bang, mas adicionamos uma malha de realimentação interna na saída liga/desliga por meio de um filtro de primeira ordem. Este filtro é implementado matematicamente no algoritmo.
Este filtro de primeira ordem (FOF) receberá o status do bloco de saída de bang-bang (BB) (histerese) que é 1 (um) ou 0 (zero), dependendo do fato de a saída estar ligada ou desligada. O resultado será uma carga ou descarga de capacitância, dependendo do estado da saída do bloco de bang-bang. A tendência da saída do FOF será K quando a saída de BB estiver ligada e tenderá a zero quando a saída estiver desligada.
A saída do FOF é subtraída do erro [e], produzindo um [e2] reduzido que tenderá a K; isso significa que, quando o erro (e=SP-PV) for maior por tempo suficiente, e2 tenderá a e-Kr, portanto e2 será maior que H, ligando a saída de BB.
O elemento de controle final ficará aberto até que a fábrica atinja a diferença indicada por e2 ≤ L, a saída de BB será desligada mesmo que a fábrica ainda não tenha atingido a configuração, mas então o filtro de realimentação iniciará uma descarga, provocando um aumento em e2. A descarga continuará até que e2 atinja H, o que ligará novamente a saída de BB.
O processo continuará nesse ciclo entre ligar/desligar até que PV atinja SP.
Ajustar o bang-bang
O método de ajuste é bastante intuitivo. Mas é melhor começar com um pequeno ganho no filtro de realimentação e algumas unidades de erro para ligar o controle e algumas para desligá-lo. Isso pode começar centrado sobre zero. Por exemplo, comece com [H = 0,5% da variável de controle] e [L=- 0,5% da variável de controle]. Faça K=0 para ver como o sistema reage a um bang-bang puro.
O tempo de amostra deve ser igual à chamada de função periódica para a função Bang-Bang. Esse parâmetro é importante porque determinará o tempo do sistema para as etapas seguintes.
Verifique o overshoot após o sistema estabilizar, faça [K] igual ao overshoot e [Tao] igual ao tempo morto (t0); para estimar esse tempo (não precisa ser preciso) meça o tempo entre a ativação da saída do atuador e quando você pode ver uma mudança perceptível de 0,5% na variável de controle.
Isso vai configurar o bang-bang para o ajuste de primeira passagem.
Ao observar a capacidade do sistema, você pode reduzir a diferença entre [H] e [L] para reduzir a magnitude das flutuações em torno da configuração [set point, SP].
Você também pode reduzir ou aumentar o período de liga/desliga; para isso, modifique [Tao] no controle. Isso vai aumentar a precisão da saída do sistema, mas vai criar um aumento de ciclos de liga/desliga no atuador.
Esteja ciente de que, se o atuador tiver uma operação mecânica, como um relé, contator ou válvula solenoide, a vida útil dele será inversa ao número de ciclos de liga/desliga. Portanto, você precisará fazer uma compensação entre a vida útil do atuador e a precisão do controle.
Resfriar o bang-bang (atuador para diminuir a variável de controle)
O algoritmo para diminuir a variável de controle, como o resfriamento em um tanque aquecido ou válvula de alívio de pressão em um tanque de pressão, é muito semelhante ao diagrama de aquecimento, mas com algumas alterações, conforme mostrado na figura 2.