Teoria de Controlo
Código
3752
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Engenharia Electrotécnica
Créditos
6.0
Professor responsável
Rui Alexandre Nunes Neves da Silva
Horas semanais
5
Total de horas
84
Língua de ensino
Português
Objectivos
O aluno que frequente esta disciplina com sucesso deverá perceber os seguintes conceitos:
- O que é um sistema, o que o caracteriza e que representações matemáticas que admite;
- Esquema funcional de um sistema;
- Estabilidade e desempenho;
- Domínio temporal e frequência complexa;
- Resposta na frequência; fase mínima e não mínima;
- Retroacção e estabilidade do anel fechado;
- O que é o controlo e limites de aplicação;
deverá ainda saber fazer:
- Modelar um sistema físico linear na forma de equação diferencial e converte-lo em função de transferência. Calcular as respostas livre e forçada;
- Identificar os pólos e zeros e estimar o seu desempenho/estabilidade a partir do seu diagrama pólos-zeros;
- Traçar um diagrama de localização de raízes (root-locus);
- Traçar diagramas de Bode e Nyquist;
- Concluir sobre a estabilidade de um sistema em anel fechado a partir dos diagramas de Nyquist e Bode (incluindo margens de ganho e fase);
- Dimensionar um controlador PID a partir das regras de Ziegler-Nichols;
- Calcular a função descritiva de uma não linearidade estática e concluir sobre o efeito no anel fechado;
adicionalmente o aluno adquire as seguintes competências não técnicas:
- Relatório de um trabalho experimental; Gestão do tempo e cumprimento de prazos;
Trabalhar em equipa e de colaborar numa equipa; Raciocínio abstracto e formal;
Modelação abstracta de problemas; Avaliação crítica de uma solução e reconhecer problemas que requerem soluções sub-óptimas;
Pré-requisitos
Embora não obrigatório, pelo encadeamento de matérias, é de toda a conveniência ter realizado previamente a disciplina de Teoria de Sinais (TS) com sucesso no semestre anterior.
Conteúdo
-Conceito de sistema e tipos de sistema. Esquema funcional.
-Caracteristicas de sistemas: pré-história; linearidade; causalidade.
-Modelação de sistemas físicos. Equação diferencial.
-Comportamento no tempo. Resposta livre e forçada.
-Domínio da frequência complexa. Função de transferência.
-Diagrama de pólos e zeros. Estabilidade.
-Retroacção e diagrama de localização de raízes (root-locus).
-Domínio complexo com sinais sinusoidais. Resposta na frequência. Ganho e desvio de fase.
-Diagrama de Nyquist. Critério de estabilidade de Nyquist. Margens de ganho e fase.
-Diagrama de Bode. Margens de ganho e fase no diagrama de Bode.
-Sistemas especiais: passa-tudo, fase-mínima e tempo-morto.
-Compensadores de atraso e avanço.
-Controladores PID. Regras de Ziegler-Nichols.
Bibliografia
R. Neves-Silva, Folhas da disciplina, FCT/UNL
B. J. Kuo, Automatic Control Systems, Prentice-Hall
Katsyhiko Ogata, System Dynamics, Prentice-Hall.
Outra bibliografia:
Katsyhiko Ogata, Modern Control Engineering, Prentice-Hall.
Franklin; Powell; Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley
M. J. Roberts, Signals and Systems, McGraw-Hill.
D. K. Lindner, Signals and Systems, McGraw-Hill.
Método de ensino
-Aulas teóricas e estudo individual para a transmissão do conhecimento.
-Realização de exercícios práticos e laboratorias em sessões presenciais e no estudo individual.
Método de avaliação
A aprovação na disciplina de Teoria de Controlo pode ser obtida através de uma de duas formas alternativas:
1. Média superior a 9.5 valores na avaliação de 4 minitestes (75 min) a realizar durante o semestre. Na avaliação individual de cada miniteste existe uma nota mínima de 8.0 valores. Cada miniteste contará para 25% da nota final.
2. Realização de um exame final de recurso caso tenha obtido frequência à disciplina. A nota do exame será a nota final da disciplina.
Frequência: Esta é obtida através da presença de, num mínimo, 75% das aulas práticas ( TP + P ) e uma média dos 4 minitestes não inferior a 8.0 valores.
As aulas práticas de 2h (P) incidirão completamente na realização de 4 trabalhos laboratoriais. Os alunos devem elaborar um relatório mas este não será avaliado de forma directa. Parte das questões dos minitestes incidirão sobre os trabalhos laboratoriais realizados.
Os alunos que obtiveram frequência à disciplina nos últimos dois anos lectivos devem realizar a disciplina na 2ª modalidade, i.e. realização do exame final. Obviamente, no exame final não serão feitas questões relativas aos trabalhos laboratoriais.