Conhecimentos de Base Recomendados

• Trigonometria e Números Complexos, Cálculo Integral e Diferencial, Transformadas de Laplace.

Objetivos

Desenvolver nos alunos a capacidade de:

1. Compreender as diferenças entre os sistemas em anel aberto e fechado, modelar e identificar os vários componentes que podem constituir uma cadeia de controlo.


2. Analisar e caracterizar sistemas, com base na sua resposta no tempo e na frequência.


3. Compreender as noções de estabilidade absoluta/relativa.


4. Analisar sistemas e dimensionar controladores, utilizando o método de projecto baseado no Lugar Geométrico das raízes, bem como identificar o método mais adequado face às especificações pretendidas para cada sistema.


5. Compreender as acções básicas de controlo: Proporcional (P), Integral (I) e Derivativa (D) e a sua influência no desempenho e estabilidade de uma cadeia de controlo.


6. Saber usar o programa Matlab/Simulink para analisar e dimensionar sistemas de controlo.

• Modelar e representar sistemas físicos e processos a partir das leis da fisica usando equações diferenciais.


• Representar e simplificar sistemas usando diagramas de blocos.


• Dedução da função de transferência de um sistema a partir do seu diagrama de blocos.


• Utilização da transformada de laplace directa e inversa para representação matemática de sistemas no domínio do tempo e da frequência.


• Analisar e representar sistemas no domínio do tempo e da frequência.


• Analisar erros em regime estacionário.


• Analisar a Estabilidade de sistemas (absoluta, crítica e instabilidade).


• Utilizar ferramentas de SW (Matlab, Simulink e Tina TI) para a modelação, simulação computacional e análise de sistemas no domínio do tempo e da freqência.


• Utilizar compensadores de avanço e atraso para resolver aspectos da resposta transitória e erro estacionário de sistemas.


• Projetar controladores clássicoss: As ações básicas de controlo - Proporcional (P), Integral (I) e Derivativo (D), Controlador PID.


• Projetar controladores PID usando os métodos de Ziegler-Nichols (ganho crítico e curva de reação).

Métodos de Ensino

1. Expositivo Teórico suportado com exemplos práticos de aplicação associados ao meio industrial e outras demonstrações suportadas por SW's.


2. Prático, através da resolução de problemas e exercícios representativos da componente teórica e da avaliação escrita da UC.


3. Laboratorial através de:




1. Simulação computacional de sistemas.


2. Resolução de problemáticas.


3. Análise de casos práticos e outros exemplos.

Estágio(s)

Não

Programa

Aulas T/TP
1 – Introdução aos sistemas de controlo. Conceitos básicos de controlo: processos; variáveis envolvidas; perturbações e ruído; controlo feedforward; controlo de realimentação; diagrama da cadeia de controlo.
2 - Modelação e representação de sistemas: Equações diferenciais, transformada de Laplace, função de transferência. Polos e zeros. Diagramas de blocos.
3 - Resposta temporal de sistemas de 1ª e 2ª ordem. Caracterização da resposta. Polos dominantes. Erro em regime estacionário.
4 - Estabilidade: Noção de estabilidade. Estabilidade absoluta e relativa. Método de Routh-Hurwitz.
5 – Diagrama do Lugar Geométrico das Raízes (LGR) ou (Root-Locus): Condição de módulo e condição de argumento. Regras para a construção do diagrama do LGR para ganho positivo. Root-locus em função de qualquer parâmetro.
6 - Projeto de compensadores por avanço e atraso de fase com base no LGR.
7 – Resposta no domínio da frequência: Diagramas de Bode, aproximação assimptótica, curvas exatas. Sistemas de fase mínima. Estabilidade relativa, margem de Ganho e de Fase, robustez. Relações entre resposta temporal e resposta em frequência.
8 – Projeto de controladores clássicos e compensadores: As ações básicas de controlo - Proporcional (P), Integral (I) e Derivativo (D). O controlador PID. Projeto de controladores PID: métodos de Ziegler-Nichols (ganho crítico e curva de reação). Reset-windup: consequências e soluções.
9 - Método de síntonia de PID SIMC (Skogestad Internal Model Cointroller)

Aulas Laboratório:
Lab1. Modelação e análise temporal
Lab2. Lugar geométrico das raízes
Lab3. Controlo antecipativo
Lab4. Controlo do erro estacionário
Lab5. PID ATV

Demonstração de conteúdos

-

Demonstração da metodologia

-

Docente(s) responsável(eis)

Artur Manuel Fortunato Graxinha - 2.º Semestre

Bibliografia

Katsuhiko Ogata; Engenharia de Controle Moderno - 5ª ed, Pearson, 2010. ISBN: 978-8576058106
Norman S. Nise; Engenharia de Sistemas de Controle - 7ª Ed, LTC - Livros Tecnicos e Cientificos Editora, 2017. ISBN: 9788521634355
Docentes da disciplina; Acetatos da disciplina disponíveis na Página da Disciplina do Moodle
Docentes da disciplina; Guias dos Laboratórios (Disponibilizados no Moodle)