Complementos de Controlo Automático

Código:

EM0046

Sigla:

CCA

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Automação

Ocorrência: 2010/2011 - 1S

Ativa?	Sim
Página e-learning:	http://moodle.fe.up.pt/
Unidade Responsável:	Secção de Automação, Instrumentação e Controlo
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEM	14	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	5	-	6	56	160

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Objectivos específicos:
Complementar os conhecimentos de Teoria de Controlo Automático, adquiridos no tronco comum da licenciatura, orientando-os mais especificamente para o controlo de sistemas que se encontram na área de intervenção do Engenheiro Mecânico.

Espera-se que no final do período lectivo os alunos consigam:
i) escrever modelos de parâmetros concentrados de sistemas não lineares;
ii) determinar a resposta temporal de sistemas não lineares;
iii) projectar controladores modernos, quer em tempo contínuo, quer em tempo discreto, capazes de impor uma dinâmica pretendida a um sistema;
iv) projectar controladores robustos, no domínio temporal, para sistemas não lineares incertos;
v) utilizar ferramentas de Computer-Aided Control System Design na simulação e projecto de sistemas de controlo;
vi) identificar modelos temporais, utilizando o princípio dos mínimos quadrados.

Programa

1 Teoria do Espaço de Estados.
1.1 Representação de um sistema dinâmico em Espaço de Estados;
1.2 Invariância dos valores próprios do sistema face a uma transformação linear do seu vector de estado;
1.3 Solução da Equação de Estado;
1.4 Diagonalização da matriz do sistema;
1.5 Controlabilidade e Observabilidade de um sistema dinâmico.

2 Controlo Moderno.
2.1 Estabilização de um sistema, com colocação de pólos, por realimentação do seu vector de estado;
2.2 O problema do seguimento de referências;
2.3 Construção de um observador do estado de um sistema dinâmico.
2.4 Representação de um sistema dinâmico amostrado em espaço de estados;
2.5 Síntese de controladores modernos e de observadores em tempo discreto.

3 Modelação e Análise de Sistemas Não-lineares.
3.1 Alguns comportamentos "bizarros" em sistemas não-lineares;
3.2 O plano de fase como ferramenta gráfica de análise de sistemas de 2ª ordem;
3.3 Ciclos-Limite;
3.4 Comportamentos não-lineares descontínuos;
3.5 Funções Descritivas;
3.6 Análise de estabilidade utilizando Funções Descritivas.

4. Estabilidade no Domínio Temporal: teoria de Lyapunov.

5. Controlo Robusto no Domínio Temporal.
5.1 Sistemas de estrutura variante;
5.2 Controladores por superfícies de deslizamento;
5.3 Implementação directa de acções de controlo descontínuas;
5.4 Regularização da acção de controlo.

6 Introdução à Identificação de Sistemas.
6.1 Princípios da Identificação de Sistemas;
6.2 O princípio dos Mínimos Quadrados;
6.3 Identificação com dados em lote, utilizando a matriz pseudo-inversa de Penrose
6.4 Identificação recursiva.

Bibliografia Obrigatória

Astrõm, Karl Johan; Computer Controlled Systems. ISBN: 0-13-164302-9
Ogata, Katsuhiko; Modern control engineering. ISBN: 0-13-261389-1
Slotine, Jean-Jacques E.; Applied nonlinear control. ISBN: 0-13-040890-5

Bibliografia Complementar

Carvalho, J. L. Martins de; Dynamical systems and automatic control. ISBN: 0-13-221755-4
Franklin, Gene F.; Digital Control of Dynamic Systems. ISBN: 0-201-02891-3
Van de Vegte, John; Feedback control systems. ISBN: 0-13-016379-1
Ogata, Katsuhiko; Engenharia de controle moderno. ISBN: 85-87918-23-0

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Dois tipos, complementares, de Aulas Teórico-Práticas:
- exposição das matérias leccionadas, acompanhadas pela resolução de problemas ilustrativos da sua aplicação;
- demonstrações experimentais do funcionamento de alguns exemplos de sistemas automáticos e da utilização de ferramentas informáticas na simulação e síntese de sistemas de controlo automático.

Software

Matlab / Simulink

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de controlo

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	50,00
Relatório do trabalho de Controlo e Simulação em Computador	Trabalho escrito	20,00		2010-12-13
Exame	Exame	3,00		2011-02-11
	Total:	-	0,00

Componentes de Ocupação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Data Conclusão
Acompanhamento da disciplina	Estudo autónomo	50	2010-12-17
Preparação para exame	Estudo autónomo	40	2011-02-11
	Total:	90,00

Obtenção de frequência

Não exceder o nº limite de faltas e obter uma classificação mínima de 9 valores no Relatório Escrito sobre um trabalho computacional de controlo e simulação em Matlab/Simulink de um sistema dinâmico.

Fórmula de cálculo da classificação final

Classificação no Relatório: CR;
Classificação no Exame: CE;
Classificação Final: CF;
CF=0,3 CR + 0,7 CE

Provas e trabalhos especiais

Relatório Escrito sobre um trabalho computacional de controlo e simulação em Matlab/Simulink de um sistema dinâmico.
Este trabalho, e o respectivo Relatório, será realizado em grupo. Cada grupo deverá ser constituído por 2 alunos.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Para além do exame final, o aluno será chamado a realizar um trabalho especial, idêntico ao trabalho computacional exigido aos alunos ordinários.

Melhoria de classificação

O aluno poderá escolher entre a melhoria da classificação da componente distribuída, caso em que terá de elaborar novo relatório, da componente correspondente ao exame final, caso em que terá de realizar novo exame final, ou das duas componentes, caso em que terá de elaborar novo relatório e realizar novo exame final.