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Controlo na Indústria

Código:

MP12127

Sigla:

CI

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:	Mestrado em Engenharia de Produção

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MP	12	Plano de Estudos	1	-	6	0	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:

• 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).

Modo de trabalho

Presencial

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

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

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

Bibliografia Obrigatória

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)

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
Tina/TI

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com 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	98,00
Frequência das aulas	40,00
Trabalho escrito	4,00
Trabalho laboratorial	20,00
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

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


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


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


• Realização de todos os trabalhos de laboratorial 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

• Considerando T com 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.


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

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 através da realização dos exames previstos nos regulamentos da ESTSetúbal.