Instituto Politécnico de Beja

Sistemas de Controlo e Automação

Objetivos

O objetivo desta unidade curricular é fornecer uma visão sobre os princípios de engenharia de controlo e como estes princípios podem ser usados para modelar sistemas de engenharia e processos.

Objetivos de aprendizagem

  1. Usar as técnicas de análise para obter modelos de sistemas de engenharia e processos
  2. Ser capaz de utilizar a transformada de Laplace para determinar parâmetros do sistema
  3. Ser capaz de usar equações de segunda ordem para determinar os parâmetros do sistema
  4. Entender a aplicação dos parâmetros de controlo na sua aplicação a controlo de processos

Conteúdos Programáticos

  1. Usar as técnicas de análise para obter modelos de sistemas de engenharia e processos
    • Análise de diagramas de blocos: blocos; blocos somadores; fluxo de sinal; perturbação (sistemas MISO); redução canônica; funções de transferência
    • Diagramas de Nyquist e de Bode: feedback negativo; função de transferência de malha aberta; gráficos logarítmicos; magnitude (raio da representação polar); ângulo de fase; função de transferência; técnicas analíticas (representação gráficos, por exemplo, log-linear, circulares); parâmetros (estabilidade, fase, ganho)
    • Engenharia de sistemas, modelos e processos: Engenharia de sistemas (sistemas de malha aberta e sistemas de malha fechada): modelos de processos, por exemplo, forno elétrico controlado por termóstato, geradores de turbina a vapor, sistema de controlo posicional de antena.
  2. Ser capaz de utilizar a transformada de Laplace para determinar parâmetros do sistema
    • Transformada de Laplace: equações com termos diferenciais e integrais (domínio-do-tempo e domínio-da-frequência); frações parciais;
    • Transformações de Laplace de uma função; condições iniciais; funções rampa unitária e impulso unitário; parâmetros de sistemas de equações diferenciais de primeira e segunda ordem.
    • Teoria e análise de sistemas de controlo: usando transformada de Laplace inversa passar do domínio-s para o domínio do tempo
  3. Ser capaz de usar equações de segunda ordem para determinar os parâmetros do sistema
    • Gráficos: parâmetros (elevação máxima e, tempo de resposta, taxa de amortecimento); efeito sobre a resposta dum sistema com taxa de amortecimento variável; verificação da solução através do gráfico, por exemplo, elevação máxima, tempo de resposta; fator de amortecimento.
    • Diagramas de Bode de equações de segunda ordem: derivação de equações de 1o e 2o ordem para sistemas de controlo (ganho, frequência natural e fator de amortecimento.
  4. Entender a aplicação dos parâmetros de controlo na sua aplicação a controlo de processos
    • Controlo de processos: parâmetros de controlo, por exemplo, intervalo, desvio absoluto, esforço de controle, setpoint, transferência sem elevações; tipos de controladores, por exemplo, controle proporcional, controle integral e diferencial, controlador PI, controlador PD, controladores PID; análise/avaliação de sistemas de controle, por exemplo, estabilidade (sistema Ziegler-Nicholls).

Bibliografia e recursos didáticos recomendados

  1. Norman S. Nise, Control Systems Engineering, 6thEd., John Wiley & Sons, 2011
  2. Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering, 5th Ed., Pearson, 2008