Controlo Digital

Código:

EEC0078

Sigla:

CDIG

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Automação, Controlo e Sistemas de Produção Indust.
OFICIAL	Ciências Fundamentais e da Eletrotecnia

Ocorrência: 2013/2014 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEEC	99	Plano de estudos de Transição a partir de 2010/11	3	-	6,5	70	175
		Plano de estudos oficial	3	-	6,5	70	175

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Análise e projecto de sistemas dinâmicos lineares de controlo em tempo contínuo e amostrados.
Proficiencia de utilização de ferramentas computacionais de apoio à análise de sistemas de controlo e ao projecto de controladores.

Resultados de aprendizagem e competências

No final desta UC, os alunos deverão ser capazes de:

- Formular e analisar um sistema dinâmico utilizando espaço de estados em tempo contínuo e em

tempo discreto.

- Analisar e projectar  sistemas dinâmicos lineares de controlo em tempo contínuo e amostrados.

- utilizar  ferramentas computacionais de apoio à análise de sistemas de controlo e ao projecto de controladores.

Modo de trabalho

Presencial

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

Álgebra linear, Análise Matemática, Teoria do Sinal, Teoria do Controlo

Programa

1. Espaço dos Estados (tempo contínuo).
Revisões de tópicos de Algebra pertinentes (valores e vectores próprios, mudanças de coordenadas).
Noção de estado.
Modelização no espaço dos estados: Equações diferenciais de ordem n versus representação (A,B,C,D). Formas canónicas controlável, observável, diagonal.
Resposta temporal: Fórmula da variação dos parametros. Localização dos pólos e resposta temporal (estabilidade). Valores e vectores próprios. Cálculo da exponencial de uma matriz.
Controlabilidade. Observabilidade.
Colocação dos pólos: Controlador por realimentação linear no controlo. Estimador por realimentação linear no erro da saída. Controlador por realimentação linear na estimativa do estado.
Introdução à estabilidade no espaço dos estados.

2. Introdução à transformada Z (revisão)
Definição, Tabela e Propriedades
Transformada inversa
Resolução de equações às diferenças

3. Análise e Projecto de Sistemas Dinâmicos de Controlo Lineares em Tempo Discreto
Sistemas amostrados: Domínios dos tempos e das frequências. Tempo discreto - produto por trem de impulsos. Tempo contínuo - saída do ``sample and hold"
Relação entre o domínio s e o domínio z: Sistemas dinâmicos lineares no domínio z. Funções de transferência em z. Resposta temporal no domínio z (estabilidade). Frequência de amostragem e estabilidade. Erros em regime permanente.
Métodos de análise em z: Traçado de Bode (revisão dos conceitos em s). Lugar de raízes (revisão dos conceitos em s).
Compensação de sistemas em z: Compensação de atraso e avanço usando os traçados de Bode. Compensação usando o lugar de raízes
Espaço dos estados no domínio z: Representação de sistemas. Resposta temporal
Controlabilidade, Observabilidade.
Colocação dos pólos: Controlador por realimentação linear no estado. Estimador por realimentação linear no erro da saída. Controlador por realimentação linear na estimativa do estado.

4. Controlo óptimo.
Formulaçãol do problema de controlo óptimo linear quadrático: interpretação geométrica, condições de optimalidade, e determinação da solução naforma realimentada-
Princípio de optimalidade.
Condições de optimalidade dados por equação de Hamilton-Jacobi-Bellman
Programação dinâmica.

Bibliografia Obrigatória

Ogata, Katsuhiko; Discrete-time control systems. ISBN: 0-13-216227-X
Carvalho, Jorge Leite Martins de; Sistemas de controle automático. ISBN: 85-216-1210-9
Ogata, Katsuhiko; Modern Control Engineering. ISBN: 0-13-598731-8
Richard J. Vaccaro; Controlo Digital

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas - exposição no quadro e resolução de exemplos no quadro
Aulas práticas: apoio ao alunos na resolução de problemas propostos na aula, esclarecimento de dúvidas e realização de exercícios práticos, bem como acompanhamento de um mini-projecto apoiado na utilização do MATLAB.

Software

Matlab

Palavras Chave

Ciências Físicas > Matemática > Matemática aplicada
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de controlo > Automação
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de sistemas > Teoria de sistemas
Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia electrotécnica

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	70,00
Participação presencial	0,00
Trabalho escrito	30,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

A frequência é obtida através da participação nas aulas e pela participação no mini-projecto.

Fórmula de cálculo da classificação final

O exame final vale no máximo 14 valores
O relatório sobre o trabalho realizado no âmbito de um mini projecto vale no máximo 6 valores.
A classificação final antes do recurso é definida adicionando as classificações obtidas aos dois elementos de avaliação.
O recurso consiste numa prova escrita apenas que poderá valer no máximo 20 valores.

Provas e trabalhos especiais

Mini projecto de sistema de controlo apoiado pelo software MATLAB.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável

Observações

Conteúdos pertinentes (com enfase para apoio de MATLAB) em:
http://www.engin.umich.edu/class/ctms/