Teoria de Controlo

Objectivos

O aluno que frequente esta disciplina com sucesso deverá entender os seguintes conceitos:
- O que é um sistema, o que o caracteriza e que representações matemáticas 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 diagrama pólos-zeros;
- Traçar um diagrama de localização de raízes (root-locus) do anel fechado;
- 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;

Caracterização geral

Código

3752

Créditos

6.0

Professor responsável

Rui Alexandre Nunes Neves da Silva

Horas

Semanais - 4

Totais - 77

Idioma de ensino

Inglês

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.

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 teórico-práticas e estudo individual para a aquisição do conhecimento.

-Realização de exercícios práticos e laboratorias em grupo.

Método de avaliação

A aprovação na UC de Teoria de Controlo apresenta o requisito prévio de obtenção de frequência na componente prática. A obtenção da frequência está condicionada a uma média de 9.5 valores na avaliação de 3 trabalhos laboratoriais.

A avaliação da componente teórica é obtida através:

1. Da média do resultado de dois testes realizados durante o semestre; OU

2. Do resultado de um exame em época de recurso (ou época especial).

Para 1. e 2. existe uma nota mínima de 9.5 valores.

O resultado final da avaliação será calculado pela fórmula:

RF = 25% (Comp. Prática) + 75% (Comp Teórica)

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.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: