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Controlo

Código:

LEEC22116

Sigla:

CONTR

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo e Processos

Ocorrência: 2023/2024 - 2S

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

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
EEC	70	Plano de Estudos	2	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

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.

Resultados de aprendizagem e competências

No final da UC o aluno deverá ser capaz de:

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


2. Representar e simplificar sistemas usando diagramas de blocos.


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


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


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


6. Analisar erros em regime estacionário.


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


8. 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..


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


10. Projetar controladores clássicos usando as ações básicas de controlo - Proporcional (P), Integral (I) e Derivativo (D).


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

Modo de trabalho

Presencial

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

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


2. Análise de circuitos com componentes passivos e amplificadores operacionais.

Programa

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.

Aulas Laboratório:
Introdução ao Matlab/Octave
Introdução ao Controlo/Matlab
Introdução ao Simulink
Lab#1. Modelação e Resposta Temporal.
Lab#2. Lugar Geométrico das Raízes.
Lab#3. Controlo Anticipatívo.
Lab#4. Controlo de Erro Estacionário.

Bibliografia Obrigatória

Artur Graxinha; Acetatos da disciplina
Rogério Largo; Folhas da disciplina
Docentes da disciplina; Listas de Exercícios
Docentes da disciplina; Guias dos Laboratórios
Katsuhiko Ogata; Engenharia de Controle Moderno, Pearson, 2010. ISBN: 978-8576058106

Bibliografia Complementar

Norman S. Nise; Engenharia de Sistemas de Controle, LTC, 2017. ISBN: 978-8521634355

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

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.

Software

Matlab/Simulink

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Trabalho laboratorial	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	59,00
Frequência das aulas	75,00
Trabalho escrito	4,00
Trabalho laboratorial	24,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A obtenção da frequência é conseguida através de:

1. Realização de 2 testes escritos ou exame e dos trabalhos laboratoriais previstos




1. Teste 1 e Teste 2 com nota mínima de 8.0 Valores.


2. A Média dos Teste1 e Teste2 tem classificação mínima maior ou igual a 9.5 valores (>=9,5 valores) numa escala entre 0-20.


3. A classificação do Exame tem classificação mínima maior ou igual a 9.5 valores (>=9,5 valores) numa escala entre 0-20.




2. Realização de todos os trabalhos de laboratorio com classificação mínima (em cada trabalho de laboratório) maior ou igual a 9.5 valores (>=9,5 valores) numa escala entre 0-20.

Fórmula de cálculo da classificação final

1. Considerando T como a média dos dois testes (>=9.5 val.) ou a nota de exame (>=9.5 val.). As Notas superiores ou iguais a 17 são defendidas em prova oral.


2. Considerando L como a média de todos os trabalhos laboratoriais (L>=9.5)


3. A classificação final é obtida da seguinte forma: CF=0.7*T+0.3*L

Provas e trabalhos especiais

Nada a acrescentar ao que foi apresentado.

Trabalho de estágio/projeto

Nada a acrescentar aos trabalhos de laboratório apresentados.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Nada a acrescentar além do previsto nos regulamentos da ESTSetúbal.

Melhoria de classificação

A Melhoria da classificação pode ser obtida a través da realização dos exames previstos nos regulamentos da ESTSetúbal.