Conhecimentos de Base Recomendados

É muito importante os alunos terem frequentado previamente as unidades curriculares de Sinais, Sistemas e Simulação, Matemática aplicada. É também importante possuir bons conhecimentos de Matlab/Simulink.

Objetivos

Esta unidade curricular procura introduzir as ferramentas fundamentais e os principios necessários para a análise e dimensionamento de sistemas de controlo.
No fim desta disciplina os alunos deverão estar aptos a:

• Analisar e dimensionar sistemas de controlo com base no método do lugar geométrico das raízes (LGR).


• Analisar e dimensionar sistemas de controlo com base na resposta em frequência .


• Analisar e dimensionar os controladores PID e aplicar métodos práticos de sintonia.


• Identificar sistemas de primeira e segunda ordem com base na sua resposta ao salto.


• Analisar e dimensionar controladores antecipativos.


• Analisar e dimensionar sistemas de controlo através do Matlab.

Métodos de Ensino

Os conteúdos teóricos da unidade curricular serão expostos nas aulas T/P, nestas mesmas aulas os estudantes são motivados para aplicar as competências adquiridas através da análise, discussão e solução de problemas.
Aulas Laboratoriais : Análise e projecto de sistemas de controlo através da simulação em computador e da realização de um projecto final. Deste modo é possível aos alunos relacionar os conceitos aprendidos nas aulas T/P com aplicações práticas e introduzi-los na utilização de software para análise e projecto de sistemas de controlo. Nestas aulas os estudantes ganham experiência na análise e apresentação de dados assim como na elaboração de relatórios.

Estágio(s)

Não

Programa

1. Introdução aos sistemas de controlo - O problema de controlo. A realimentação e a sua influência na atenuação de perturbações e ruído, no seguimento e na sensibilidade.


2. Diagrama do Lugar Geométrico das Raízes (LGR ou Root-Locus) - Condição de módulo e condições de fase. Regras para a construção do diagrama do LGR para ganho positivo. LGR e estabilidade.


3. Estabilidade no domínio da frequência - Revisão dos diagramas de bode. Estabilidade relativa: margem de ganho e de fase, robustez. Relações entre resposta temporal e em frequência. Especificações no domínio da frequência.


4. Compensação - Dimensionamento de compensadores de atraso de fase e de avanço de fase baseados no LGR e nos diagramas de Bode. Introdução à compensação de avanço-atraso.


5. Identificação de Sistemas de primeira e segunda ordem: Identificação de sistemas de 1ª ordem pelos métodos da tangente, tangente modificado e Sundaresan e Krishnaswamy. Identificação de sistemas de 2ª ordem pelos métodos de Harriott modificado, de Smith, de Rangaiah e Krishnaswamy, e de Chen.


6. Projecto de controladores clássicos - As acções básicas de controlo: Proporcional (P), Integral (I) e Derivativa (D). O controlador PID. Topologias de controladores PID. Colagem do integrador. Filtragem e ponderação da referência. Sintonia controladores PID: Métodos de Ziegler-Nichols, Amigo e Cohen-Coon. Sintonia automática de controladores PID pelo método do relé. Dimensionamento de controladores PID pelo método SIMC.

Demonstração de conteúdos

-

Demonstração da metodologia

-

Docente(s) responsável(eis)

João Miguel Guerreiro Dias Alves Lourenço - 2.º Semestre

Bibliografia

Karl Johan Åström , Richard M. Murray ; Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers, Princeton University Press, 2021. ISBN: 978-0691193984
Katsuhiko Ogata; Engenharia de Controle Moderno, Pearson, 2010. ISBN: 978-8576058106
Richard C. DORF, Robert H. BISHOP; Sistemas de Controle Modernos, LTC, 2018. ISBN: 978-8521635123
Katsuhiko Ogata; Modern Control Engineering: Fifth Edition, PRENTICE HALL, 2010. ISBN: 978-8120340107
Norman S. Nise ; Engenharia de Sistemas de Controle, LTC; 7ª edição, 2017. ISBN: 978-8521634355
Karl Johan Åström , Tore Hagglund ; Advanced PID Control, ISA, 2005. ISBN: 978-1556179426
Dale E. Seborg, Thomas F. Edgar, Duncan A. Mellichamp, Francis J. Doyle III; Process Dynamics and Control, Wiley, 2016. ISBN: 978-1-119-28591-5
Norman S. Nise; Control Systems Engineering 8th Edition, Wiley, 2020. ISBN: 978-1119721406