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Introdução ao Controlo

Código:

LEM21115

Sigla:

IC

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo de Processos

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Sistemas e Informática
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EM	85	Plano de Estudos	2	-	3	45	81

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Dotar os alunos com a compreensão da importância do controlo automático nos sistemas técnicos.

Dotar os alunos com os conhecimentos e competências para compreender o funcionamento de um sistema de controlo automático e a função de cada um dos seus diversos componentes.

Dar aos alunos a introdução às principais técnicas e metodologias usadas em controlo automático, em particular as do controlo clássico.

Dar aos alunos conhecimentos sobre controladores PID e a sua sintonia e a capacidade de identificar a necessidade ou a oportunidade da aplicação em processos reais.

Resultados de aprendizagem e competências

Pretende-se que os alunos que frequentaram a disciplina com aproveitamento sejam capazes de:

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

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

3 - Compreender as noções de estabilidade absoluta/relativa

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

5 - Saber fazer a afinação de controladores PID pelos vários métodos aprendidos;

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

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1-Revisão de modelação e representação de Sistemas

Função de transferência. Pólos e zeros. Diagramas de blocos.

2-Resposta temporal de Sistemas de 1ª e 2ª ordem. Pólos dominantes. Erro estacionário.

3-O problema do controlo. Sistema em anel aberto e fechado, a sua influência na atenuação de perturbações e ruído, no seguimento e na sensibilidade à variação de parâmetros.

4-Estabilidade

Condições de estabilidade. Método de Routh–Hurwitz.

5–Controladores PID

As ações básicas de controlo: Proporcional, Integral e Derivativa.

Métodos práticos de sintonia de controladores PID: métodos de Ziegler-Nichols e AMIGO.

Sintonia automática de PID pelo método do relé.

Topologias de PID. Colagem do integrador.

Aplicações a sistemas reais.

Bibliografia Obrigatória

Norman S. Nise; Control Systems Engineering, John Wiley & Sons Inc, 2019. ISBN: 978-1119592921
Katsuhiko Ogata; Engenharia de Controle Moderno, Pearson Universidades, 2010. ISBN: 978-8576058106
Phillips, Parr; Feedback Control Systems, Pearson India, 2013. ISBN: 978-9332507609
Gene F. Franklin, J.David Powell, Abbas Emami-Naeini; Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice-Hall, 2019. ISBN: 978-1292274522
Karl J. Astrom and Dr. Bjorn Wittenmark; Advanced PID Control, ISA, 2005. ISBN: 978-1556179426

Bibliografia Complementar

Paulo Almeida Felício; Apontamentos sobre Controlo Automático, 2021 (Disponibilizado aos alunos via Moodle)
Paulo Felício; Guias de laboratório (Disponibilizados via Moolde)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teórica-Práticas: Introdução dos conceitos com apresentação de exemplos. Resolução de exercícios pelos alunos. A propósito das matérias são fornecidos aos alunos textos de apoio e exercícios que contribuem para a aquisição dos conhecimentos e competências previstos.
 
Laboratórios: Simulação em computador de sistemas e análise das suas respostas no tempo, através dos programas MATLAB e SIMULINK. Simulação de sistemas com comportamentos semelhantes aos dos existentes em montagens de sistemas físicos existentes no laboratório para experiências de identificação de modelos e controlo desses sistemas.
Experiências de afinação de parâmetros de controladores. Parametrização de controladores industriais.

Software

Matlab
Octave
Simulink

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Trabalho laboratorial	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	33,00
Frequência das aulas	45,00
Trabalho escrito	3,00
Total:	81,00

Obtenção de frequência

1 - A avaliação tem duas componentes, uma componente teórico-prática (NTP) e uma componente de laboratório (NLAB).
2 - Para aprovação na UC os alunos devem ser aprovados, isto é ter média igual ou superior a 9,5 nos testes e no laboratório.
3 - Na componente teorico-prática, em vez dos testes o aluno pode optar por ser avaliado por exame.
4 - Haverá dois testes de avaliação, presenciais, que para aprovação requerem nota média superior a 9,5 valores. Esta será designada por nota teórica (NTP).
5 - No laboratório serão feitos testes práticos de avaliação das competências adquiridas na UC, com incidência especial nas matérias leccionadas nas aulas de laboratório.
5 - Em caso de reprovação nos testes (NTP<9,5), prevê-se a possibilidade de prova de recuperação a um dos testes, a realizar na data do primeiro exame.
6 - Prevê-se a possibilidade de provas orais individuais, a efectuar após as outras componentes de avaliação, em casos a decidir pelo responsável da UC.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota final = 0.75*NTP + 0.25*NL