Complementos de Controlo Automático
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Automação |
Ocorrência: 2012/2013 - 1S
Ciclos de Estudo/Cursos
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 |
52,00 |
|
|
Relatório do trabalho de Controlo e Simulação em Computador |
Trabalho escrito |
20,00 |
|
2012-12-10 |
Exame |
Exame |
2,50 |
|
2013-02-08 |
|
Total: |
- |
0,00 |
|
Componentes de Ocupação
Descrição |
Tipo |
Tempo (Horas) |
Data Conclusão |
Acompanhamento da disciplina |
Estudo autónomo |
50 |
2012-12-14 |
Preparação para exame |
Estudo autónomo |
40 |
2013-02-08 |
|
Total: |
90,00 |
|
Obtenção de frequência
Cumprimento da assiduidade, não excedendo o número limite de faltas correspondente a 25% das aulas previstas.
Estarão dispensados da verificação das condições de assiduidade:
- Os casos previstos na lei, nomeadamente os trabalhadores estudantes;
- Os estudantes que, em ano letivo anterior, tenham cumprido a assiduidade e tenham obtido uma classificação da avaliação distribuída igual ou superior a 9 valores.
Fórmula de cálculo da classificação final
Avaliação Distribuída:
- Classificação atribuída ao Relatório Escrito sobre um trabalho computacional de controlo e simulação em Matlab/Simulink de um sistema dinâmico (AD);
- Os estudantes que, em ano letivo anterior, tenham cumprido a assiduidade e tenham obtido uma classificação da avaliação distribuída igual ou superior a 9 valores poderão manter a classificação da avaliação distribuída previamente obtida.
Classificação no Exame: CE.
Classificação Final: CF.
Se AD igual ou superior a 9 valores:
CF=0,3 AD + 0,7 CE
Se AD inferior a 9 valores:
CF=AD
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 respetivo 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.
Observações
O Exame final é uma prova escrita a realizar na Época Normal ou na Época de Recurso. Incide sobre todos os conteúdos programáticos da unidade curricular com a excepção dos pontos 4, "Estabilidade no Domínio Temporal: teoria de Lyapunov" e 5 "Controlo Robusto no Domínio Temporal".
Não há lugar a recurso da componente distribuída da avaliação (AD).