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: 2017/2018 - 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	117	Plano de estudos oficial	3	-	7	63	189

Língua de trabalho

Português

Objetivos

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

Resultados de aprendizagem e competências

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

1. Modelizar e analisar sistemas dinâmicos de controlo lineares utilizando métodos e técnicas no domínio das frequências - Lugar de Raízes e Traçados de Bode - para sistemas amostrados periodicamente e projectar compensadores usando estas ferramentas.


2. Analisar sistemas dinâmicos de controlo lineares representados no espaço de estados e projectar os controladores lineares realimentados e estimadores lineares de estado, quer em tempo contínuo, quer em tempo discreto.


3. Formular problemas de controlo óptimo linear quadrático e calacular as suas estrtégias de controlo óptimo.


4. 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. Análise e Projecto de Sistemas Dinâmicos de Controlo Lineares em Tempo Discreto.

Sistemas amostrados: Domínios dos tempos e das frequências.
Operações com diagramas de blocos envolvendo o ``sampler and holder".
Breve revisão de alguns conceitos e regras da Transformada Z.
Relação entre os domínios de Laplace e Z.
Funções de transferência (FT) em Z. Obtenção da FT no domínio z a partir da FT no domínio de Laplace.
Resposta temporal no domínio Z.
Estabilidade. Frequência de amostragem e estabilidade.
Erros em regime permanente.
Métodos de análise em Z: Traçado de Bode (TB); Lugar de Raízes (LR).
Compensação de sistemas em Z: Compensação de atraso e/ou avanço usando TB e LR.

2. Espaço dos Estados (em tempos contínuo e discreto).

Breve revisão 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.
Métodos de cálculo da exponencial de uma matriz.
Localização dos pólos e resposta temporal.
Controlabilidade. Observabilidade.
Colocação dos pólos: Controlador por realimentação linear no estado. Estimador de estado por realimentação linear no erro da saída.
Independência do projecto do controlador e do estimador.
Controlador por realimentação linear na estimativa do estado.
Introdução à estabilidade no domínio do espaço dos estados.

3. Introdução ao Controlo Óptimo.

Formulação do problema de controlo óptimo linear quadrático.
Interpretação geométrica.
Condições de optimalidade, e determinação da solução na forma 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

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas: exposição no quadro e resolução de exemplos no quadro.
Aulas teórico práticas: apoio ao estudantes na resolução de problemas propostos na aula, esclarecimento de dúvidas e realização de exercícios práticos, bem como acompanhamento de trabalhos apoiados na utilização do MATLAB.

Software

Matlab

Palavras Chave

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

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	50,00
Teste	20,00
Trabalho escrito	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de projeto	26,00
Estudo autónomo	100,00
Frequência das aulas	63,00
Total:	189,00

Obtenção de frequência

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

Fórmula de cálculo da classificação final

A avaliação final tem duas componentes:
- parte teórica T = 0.2 Teste + 0.5 Exame
- parte laboratorial L = 0.3 min(Relatório do projeto, T+3)

Nota final = T + L

O Teste (que é um mini-teste) é realizado durante o semestre. O programa que é avaliado no Teste não é coberto pelo primeiro Exame.
O exame de recurso tem dois objectivos:
1. No caso de não aprovação, o exame de recurso (que já cobre todo o programa) pode ser utilizado para avaliar uma das partes (teste e/ou primeiro exame).
2. No caso de aprovação, o exame de recurso serve para melhoria. Neste caso, a nota final é somente a nota deste exame.

Provas e trabalhos especiais

Mini projecto de sistema de controlo apoiado pelo software MATLAB.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável

Melhoria de classificação

Existem duas opções:
1. Realização somente do exame de recurso que é valorizada até 20/20.
2. Realização do Teste (que é valorizada até 5/20) e do primeiro Exame (que é valorizada até 15/20).

Observações

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