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Controlo Industrial

Código:

LTE22120

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:	Licenciatura em Tecnologias de Energia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
LTE	24	Plano de Estudos	2	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

No final do semestre o aluno aprovado deve ser capaz de identificar os componentes principais de sistemas de sistemas de controlo em cadeia aberta e em cadeia fechada, assim como de descrever e compreender as suas características mais relevantes.
Saber representar sistemas em diagramas de blocos e por meio de funções de transferência. Saber analisar e caracterizar sistemas, com base na sua função de transferência, e na sua resposta no tempo e na frequência. Adquirir as noções de estabilidade absoluta e relativa e ser capaz de identificar os vários componentes que podem constituir uma cadeia de controlo.
Saber escolher o tipo de controlador mais adequado face às características do sistema a controlar e aos objectivos a atingir. Conseguir dimensionar controladores, utilizando diferentes métodos de projecto. Ser capaz de afinar os parâmetros de um controlador PID de um processo.

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 – Ser capaz de usar o programa Matlab/Simulink para analisar e dimensionar sistemas de controlo.

7 - Saber o que são diagramas de Bode e diagramas de Nyquist.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1 – Introdução ao controlo:
O problema do controlo: Regulador e servo-mecanismo. A realimentação e sua influência na atenuação de perturbações e ruído, no seguimento e na sensibilidade à variação de parâmetros. 

2 – Introdução aos sistemas:
Propriedades e representação de sistemas. Revisões de transformada de Laplace. Função de transferência, pólos e zeros. Algebra de blocos. Modelos de sistemas, resposta temporal e especificações de desempenho para sistemas de primeiro e segundo grau . Erros estacionários.

3 – Estabilidade:
Noções de estabilidade absoluta e relativa.

4 - Relações entre o lugar geométrico dos pólos do modelo de um sistema e o respectivo comportamento dinâmico.

5 – Projecto de controladores clássicos:
As acções básicas de controlo: Proporcional (P), Integral (I) e Derivativa (D). O controlador PID. Topologias de controladores PID. Projecto de controladores PID: métodos de Ziegler-Nichols (ganho crítico e curva de reacção. Comutação A/M e reset-windup: consequências e soluções.

6 – Análise no domínio da frequência:
Diagramas de Bode. Critério e diagrama de Nyquist. Estabilidade relativa, margem de ganho e de fase, robustez. Relações entre a resposta temporal e a resposta em frequência.

Bibliografia Obrigatória

Paulo Almeida Felício; Apontamentos sobre Controlo Automático, 2022 (Disponibilizado aos alunos via Moodle)
Paulo Felício; Guias de laboratório, 2022 (Disponibilizados via Moolde)

Bibliografia Complementar

Norman S. Nise; Control Systems Engineering, John Wiley & Sons Inc, 2019. ISBN: ISBN: 978-1119592921
Katsuhiko Ogata; Engenharia de Controle Moderno, Pearson Universidades, 2010. ISBN: ISBN: 978-8576058106
Gene F. Franklin, J.David Powell, Abbas Emami-Naeini; Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice-Hall, 2019. ISBN: 978-1292274522

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 dinâmicos. Experiências de identificação de modelos de sistemas físicos existentes no laboratório e controlo desses sistemas.
Experiências de afinação de parâmetros de controladores. Parametrização de controladores industriais.

Software

Matlab
Simulink
Octave

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

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

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	87,00
Frequência das aulas	75,00
Total:	162,00

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 em ambas as componentes NTP e NLAB.
3 - Haverá dois testes de avaliação, presenciais, que para aprovação requerem nota média igual ou superior a 9,5 valores e nota mínima de 7,5 em cada teste. Nota resultante designada por nota teórico-prática (NTP).
4 - Na componente teorico-prática, em vez dos testes o aluno pode optar por ser avaliado por exame. Em ambas as opções a NTP conta 75% e a NLAB conta 25%.
5 - No laboratório serão feitos testes práticos de avaliação das competências adquiridas na UC, com incidência especial nas matérias leccionadas nas aulas de laboratório. Esses testes escritos podem ser subtituidos ou complementados por avaliação em provas orais.
6 - É obrigatória a frequência de, no mínimo, 70% das aulas de laboratório.
7 - 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 de exame de época normal (1º exame).
8 - Em caso de reprovação nos testes o aluno pode optar por fazer o exame e a nota do exame valerá 75% da nota final, mantendo-se válida a nota de laboratório, que deve ser positiva e vale os restantes 25% da nota final.
9 - 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