A classificação das variáveis em manipuladas, controladas e perturbações é uma consequência intrínseca do processo físico ou as classificações podem variar de acordo com os objetivos de controle, sensores e atuadores disponíveis?
Passo 1
O enunciado pergunta se a divisão das variáveis em manipuladas (as que eu atuo via atuadores), controladas (as que quero manter em um ponto desejado) e de perturbação (as que atrapalham o processo) é algo determinado apenas pela física do processo ou se podemos redefinir essas categorias conforme nosso projeto de controle, levando em conta objetivos, sensores e atuadores disponíveis.
Passo 2
Antes de tudo, vale relembrar o que cada grupo significa:
• Variável manipulada (MV): é o que o controlador consegue mudar diretamente (por exemplo, vazão de alimentação, tensão aplicada, posição de válvula).
• Variável controlada (CV): é o que o controlador tenta manter em um valor de referência (por exemplo, temperatura, nível, pressão).
• Variável de perturbação (DV): é todo sinal externo ou interno que afeta a CV sem ser diretamente ajustável pelo controlador (por exemplo, variação de carga, temperatura ambiente, impurezas na matéria-prima).
• Variável manipulada (MV): é o que o controlador consegue mudar diretamente (por exemplo, vazão de alimentação, tensão aplicada, posição de válvula).
• Variável controlada (CV): é o que o controlador tenta manter em um valor de referência (por exemplo, temperatura, nível, pressão).
• Variável de perturbação (DV): é todo sinal externo ou interno que afeta a CV sem ser diretamente ajustável pelo controlador (por exemplo, variação de carga, temperatura ambiente, impurezas na matéria-prima).
Passo 3
Na prática, a física do processo diz quais grandezas existem e como elas se interligam (por exemplo, não adianta chamar “temperatura” de variável manipulada se não há nenhum aquecedor ou sensor disponível). Mas o rótulo “MV”, “CV” ou “DV” não é gravado em pedra pela natureza: ele surge das escolhas de engenharia de controle. Ou seja, você só classifica algo como manipulada se tiver um atuador para mexer nela, e só faz dela controlada se tiver um sensor para medir e um objetivo de mantê-la estável.
Passo 4
Por exemplo, num reator químico a vazão de reagente A pode ser MV e a concentração do produto B pode ser CV; mas se você instalar um sensor de pH, poderá optar por controlar o pH em vez da concentração, mudando seu CV. Se depois trocar válvulas ou bombas, pode surgir uma MV extra (ou outra maneira de manipular a mesma variável). As perturbações também mudam conforme onde você monitora e o que considera “externo” ao laço de controle.
Resposta
A classificação não é unicamente ditada pela física do processo: ela varia conforme os objetivos de controle e as possibilidades reais de medição (sensores) e atuação (atuadores) no sistema.