Conhecimentos de Base Recomendados

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Objetivos

Dotar os alunos com a compreensão da importância do controlo automático nos sistemas técnicos.

Dotar os alunos com os conhecimentos e competências para compreender o funcionamento de um sistema de controlo automático e a função de cada um dos seus diversos componentes.

Dar aos alunos a introdução às principais técnicas e metodologias usadas em controlo automático, em particular as do controlo clássico.

Dar aos alunos conhecimentos sobre controladores PID e a sua sintonia e a capacidade de identificar a necessidade ou a oportunidade da aplicação em processos reais.

Pretende-se que os alunos que frequentaram a disciplina com aproveitamento sejam capazes de:

1 - Compreender as diferenças entre os sistemas em anel aberto e fechado e de identificar os vários componentes que podem constituir uma cadeia de controlo.

2 – Analisar e caracterizar sistemas, com base na sua resposta no tempo.

3 - Compreender as noções de estabilidade absoluta/relativa

4 – Compreender as ações básicas de controlo: Proporcional (P), Integral (I) e Derivativa (D) e a sua influência no desempenho e estabilidade de uma cadeia de controlo.

5 - Saber fazer a afinação de controladores PID pelos vários métodos aprendidos;

6 – Saber usar o programa Matlab/Simulink para analisar e dimensionar sistemas de controlo.

Métodos de Ensino

Aulas Teórica-Práticas: Introdução dos conceitos com apresentação de exemplos. Resolução de exercícios pelos alunos. A propósito das matérias são fornecidos aos alunos textos de apoio e exercícios que contribuem para a aquisição dos conhecimentos e competências previstos.
 
Laboratórios: Simulação em computador de sistemas e análise das suas respostas no tempo, através dos programas MATLAB e SIMULINK. Simulação de sistemas com comportamentos semelhantes aos dos existentes em montagens de sistemas físicos existentes no laboratório para experiências de identificação de modelos e controlo desses sistemas. Experiências de afinação de parâmetros de controladores. Parametrização de controladores industriais.

Estágio(s)

Não

Programa

1-Revisão de modelação e representação de Sistemas

Função de transferência. Pólos e zeros. Diagramas de blocos.

2-Resposta temporal de Sistemas de 1ª e 2ª ordem. Pólos dominantes. Erro estacionário.

3-O problema do controlo. Sistema em anel aberto e fechado, a sua influência na atenuação de perturbações e ruído, no seguimento e na sensibilidade à variação de parâmetros.

4-Estabilidade - Condições de estabilidade.

5–Controladores PID - As ações básicas de controlo: Proporcional, Integral e Derivativa. Métodos práticos de sintonia de controladores PID: método de Ziegler-Nichols. Topologias de PID. Colagem do integrador. Aplicações a sistemas reais.

Demonstração de conteúdos

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Demonstração da metodologia

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Docente(s) responsável(eis)

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Bibliografia

Norman S. Nise; Control Systems Engineering, John Wiley & Sons Inc, 2019. ISBN: 978-1119592921
Paulo Almeida Felício; Apontamentos sobre Controlo Automático, 2021 (Disponibilizado aos alunos via Moodle)
Paulo Felício; Guias de laboratório (Disponibilizados via Moolde)
Katsuhiko Ogata; Engenharia de Controle Moderno, Pearson Universidades, 2010. ISBN: 978-8576058106
Phillips, Parr; Feedback Control Systems, Pearson India, 2013. ISBN: 978-9332507609
Gene F. Franklin, J.David Powell, Abbas Emami-Naeini; Feedback Control of Dynamic Systems, Prentice-Hall, 2019. ISBN: 978-1292274522
Karl J. Astrom and Dr. Bjorn Wittenmark; Advanced PID Control, ISA, 2005. ISBN: 978-1556179426