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Controlo Discreto

Código:

LACI31021

Sigla:

CD

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo e Processos

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Sistemas e Informática
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Engenharia de Automação, Controlo e Instrumentação

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EACI	41	Plano de Estudos 14	3	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta unidade curricular procura introduzir os conceitos fundamentais e principios necessários para a análise e dimensionamento de sistemas de controlo discreto, assim como implementar algoritmos de controlo.

Resultados de aprendizagem e competências

No final da unidade curricular os alunos devem ser capazes de: 

1. Representar e analisar o comportamento dinâmico de sistemas discretos no tempo.


2. Compreender e descrever o processo de amostragem e reconstrução de um sinal e suas limitações.


3. Converter um modelo continuo num modelo discreto que apresente aproximadamente as mesmas características.


4. Dimensionar controladores PID e compensadores de avanço e atraso de fase.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

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

Programa

1-Introdução
Tipos de sinais.
Sistemas de controlo discreto.

2-Transformada Z Directa e Inversa - Ogata(pg 23-73)
A transformada Z.
Propriedades e teoremas de transformada Z.
A transformada Z inversa.
Solução da equação às diferenças.

3-Amostragem e Reconstrução - Ogata (pg 74-80, 88-114)
Amostrador ideal.
Circuito retentor.
Reconstrução de sinais
Teorema da amostragem.
Retentor de ordem zero
Aliasing.
Função de transferência discreta.
Função de transferência discreta em anel fechada.
Diagrama de blocos de sistemas amostrados.

4-Análise de Sistemas - Ogata (pg173-203)
Correspondência entre o plano S e o plano Z.
Análise em regime transitório.
Erro em regime estacionário.
Escolha do período de amostragem.
Análise de estabilidade no plano Z
Critério de Routh modificado;
Critério de Jury;

5-Controladores Discretos - Ogata (pg 205-225) e Franklin (pg 187 - 197, 200-204)
Especificações de desempenho.
Dimensionamento de controladores pelo método de emulação.
Dimensionamento de controladores baseados no Root-Locus.
Sintonia de controladores PID digitais
Aspectos operacionais : Colagem do integrador; transição manual automático.
Sintonia automática de controladores PID pelo método do relé.

Bibliografia Obrigatória

Charles L. Phillips , H. Troy Nagle; Digital Control System Analysis and Design, Pearson, 2014. ISBN: 1292061227
Gene F Franklin, J. David Powell, Michael Workman; Digital Control of Dynamic Systems, Ellis-Kagle Press, 2019. ISBN: ASIN ‏ : ‎ B08173DHXN

Bibliografia Complementar

Karl J Astrom, Bjorn Wittenmark; Computer-Controlled Systems: Theory and Design, Dover Publications Inc, 2012. ISBN: 9780486486130
Katsuhiko Ogata; Discrete-Time Control Systems, Pearson, 1995. ISBN: 0133286428
Gene F Franklin, J. David Powell, Michael Workman; Digital Control of Dynamic Systems, Pearson Education, 2005. ISBN: 8178088223
Ricardo Fernández del Busto y Ezeta ; Análisis y Diseño de Sistemas de Control Digital, McGraw-Hill Interamericana de España S.L., 2013. ISBN: 6071507731

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

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.

Software

Matlab/Simulink

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho laboratorial	20,00
Teste	80,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Trabalho escrito	5,00
Estudo autónomo	70,00
Frequência das aulas	75,00
Trabalho laboratorial	10,00
Total:	160,00

Obtenção de frequência

A aprovação na disciplina pode ser obtida por avaliação contínua ou por exame final.
A avaliação contínua e a avaliação final incluem uma componente escrita e outra laboratorial (laboratórios obrigatórios).

1 - Avaliação Contínua

1. Realização de dois Testes (T₁, T₂) com classificação mínima em ambos de 8.5 valores (T₁≥8.5 e T₂≥8.5);


2. Execução dos trabalhos laboratoriais e entrega dos respectivos relatórios no final da aula, e sua discussão em data posterior. A média das classificações dos relatórios tem de ser maior ou igual a 7;

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final (NF), que não deverá ser inferior a 10 valores para aproveitamento na uc e resulta da média ponderada das classificações obtidas no exame final ou nos testes e dos trabalhos de laboratório (NL)

Avaliação por Exame Final : 
NF=0.8E+0.2NL,
E-classificação do exame (E≥8.5)
NL-médias das classificações dos trabalhos de laboratório (NL ≥7)

Avaliação Contínua
NF=0.4(T₁+T₂)+0.2NL, 
T₁ - Classificação do 1º teste (T₁≥8.5)
T₂ - Classificação do 2º teste  (T₂≥8.5)
NL-médias das classificações dos trabalhos de laboratório (NL ≥7)