Controlo Automático de Sistemas - MEMan

T - Teórica; TP - Teórico-prática; PL - Prática Laboratorial; S - Seminário; OT - Orientação Tutorial.

• Objectivos da unidade curricular e competências a desenvolver

  O objectivo desta unidade curricular (UC) é proporcionar ao aluno uma formação básica sobre conceitos subjacentes à teoria do controlo clássico e inteligente. Assim, serão abordadas técnicas de modelação de sistemas físicos, apresentando-se métodos e técnicas para analisar/projectar sistemas de controlo.

  Ao concluir esta UC o aluno deverá possuir as seguintes competências: Identificar sistemas de controlo em anel aberto/fechado; Estudar sistemas de controlo no domínio do tempo e da frequência; Seleccionar métodos para o projecto de controladores industriais do tipo PID; Associar os diversos conceitos teóricos de forma a formar um conceito global da disciplina; Explorar, utilizando processos que simulam a prática industrial, os conceitos teóricos apresentados; Manipular controladores industriais do tipo PID; Manipular e ajustar controladores preditivos; Verificar os resultados obtidos na experimentação e validar os mesmos com os resultados expectáveis teoricamente.

• Conteúdos Programáticos

  Noções Básicas de Controlo de Sistemas Sistemas de controlo em anel aberto e fechado. Exemplos de sistemas de controlo. Modelação de sistemas dinâmicos. Funções de transferência. Diagramas de blocos. Espaço de estados. Estabilidade. Análise da Resposta no Domínio do tempo: Sistemas de 1º e 2º ordem Critério de Estabilidade de Routh-Hurwitz. Lugar Geométrico das Raízes. Análise da resposta no domínio da frequência: Resposta em frequência Diagramas de Bode e diagramas de Nyquist. Critério de estabilidade de Nyquist. Margem de fase e margem de ganho.

  Controladores Industriais Controladores do tipo PID. Ajuste dos parâmetros de um controlador PID. Regras de Ziegler-Nichols. Controladores em avanço e controladores em atraso. Projecto de controladores no domínio do tempo e no domínio da frequência. Tópicos Avançados de Controlo: Controlo preditivo, características e propriedades. Ajuste de parâmetros de um controlador preditivo. Controlo óptimo. Funções objectivo e índices de performance.

• Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular

  O conteúdo programático desta unidade curricular proporciona ao aluno uma aprendizagem evolutiva relativamente aos objectivos e competências a adquirir. Assim, os primeiros capítulos fornecem todos os conhecimentos básicos da área da modelação de sistemas, bem como ferramentas típicas para a análise/projecto de sistemas e controladores no domínio do tempo e frequência. Os últimos capítulos estudam o projecto e análise/ajuste dos controladores PID, assim como controladores inteligentes. Desta forma o aluno consegue adquirir competências sobre conceitos subjacentes à teoria do controlo clássico e inteligente.

• Metodologias de ensino (avaliação incluída)

  Esta UC é leccionada utilizando aulas teórico-práticas presenciais, onde são utilizadas como meios pedagógicos para transmitir os conceitos fundamentais do Controlo Automático de Sistemas, apresentação em powerpoint e simulações em MATLAB. Sempre que possível, a leccionação desta UC é complementada com a realização de ensaios laboratoriais.

  A avaliação de conhecimentos é composta por um exame, classificado de 0 a 20 valores. Os alunos têm que obter uma classificação mínima de 10 valores no exame para obter aprovação.

• Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos da unidade curricular

  Tendo em conta os objectivos desta unidade curricular, a metodologia de ensino aqui utilizada permite que o aluno tenha contacto, em sala de aula e laboratório, com meios pedagógicos que lhes permitem obter as competências teóricas e práticas sobre os conceitos fundamentais do Controlo Automático de Sistemas. Com este objectivo em mente, ensino presencial oral e escrito, as simulações em MATLAB e o contacto com sistemas reais e controladores industriais é fundamental.

• Bibliografia Principal
  • Ogata, K, Engenharia de Controlo Moderno. Prentice-Hall, 4ª Ed. 2003.
  • Nise, N., Control Systems Engineering. Wiley. 2003.
  • Maciejowsky, Jan M., Predictive Control with Constraints. Addison Wesley Longman, 2002.