Conhecimentos de Base Recomendados

É muito importante os alunos terem frequentado previamente as unidades curriculares de Sinais, Sistemas e Simulação, Matemática aplicada e Controlo de Sistemas. É também importante possuir bons conhecimentos de Matlab/Simulink.

Objetivos

Esta unidade curricular procura introduzir os conceitos fundamentais e principios necessários para a análise e dimensionamento de sistemas de controlo discreto, assim como implementar algoritmos de controlo.
No final da unidade curricular os alunos devem ser capazes de: 

1. Representar e analisar o comportamento dinâmico de sistemas discretos no tempo.


2. Compreender e descrever o processo de amostragem e reconstrução de um sinal e suas limitações.


3. Converter um modelo continuo num modelo discreto que apresente aproximadamente as mesmas características.


4. Dimensionar controladores PID e compensadores de avanço e atraso de fase.

Métodos de Ensino

Os conteúdos teóricos da unidade curricular serão expostos nas aulas T/P., nestas mesmas aulas os estudantes são motivados para aplicar as competências adquiridas através da análise, discussão e solução de problemas.
Aulas Laboratoriais : Análise e projecto de sistemas de controlo através da simulação em computador e da realização de um projecto final. Deste modo é possível aos alunos relacionar os conceitos aprendidos nas aulas T/P com aplicações práticas e introduzi-los na utilização de software para análise e projecto de sistemas de controlo. Nestas aulas os estudantes ganham experiência na análise e apresentação de dados assim como na elaboração de relatórios.

Estágio(s)

Não

Programa

1-Introdução
Tipos de sinais.
Sistemas de controlo discreto.

2-Transformada Z Directa e Inversa - Ogata(pg 23-73)
A transformada Z.
Propriedades e teoremas de transformada Z.
A transformada Z inversa.
Solução da equação às diferenças.

3-Amostragem e Reconstrução - Ogata (pg 74-80, 88-114)
Amostrador ideal.
Circuito retentor.
Reconstrução de sinais
Teorema da amostragem.
Retentor de ordem zero
Aliasing.
Função de transferência discreta.
Função de transferência discreta em anel fechada.
Diagrama de blocos de sistemas amostrados.

4-Análise de Sistemas - Ogata (pg173-203)
Correspondência entre o plano S e o plano Z.
Análise em regime transitório.
Erro em regime estacionário.
Escolha do período de amostragem.
Análise de estabilidade no plano Z
Critério de Routh modificado;
Critério de Jury;

5-Controladores Discretos - Ogata (pg 205-225) e Franklin (pg 187 - 197, 200-204)
Especificações de desempenho.
Dimensionamento de controladores pelo método de emulação.
Dimensionamento de controladores baseados no Root-Locus.
Sintonia de controladores PID digitais
Aspectos operacionais : Colagem do integrador; transição manual automático.
Sintonia automática de controladores PID pelo método do relé.

Demonstração de conteúdos

-

Demonstração da metodologia

-

Docente(s) responsável(eis)

João Miguel Guerreiro Dias Alves Lourenço - 1.º Semestre

Bibliografia

Charles L. Phillips , H. Troy Nagle; Digital Control System Analysis and Design, Pearson, 2014. ISBN: 1292061227
Karl J Astrom, Bjorn Wittenmark; Computer-Controlled Systems: Theory and Design, Dover Publications Inc, 2012. ISBN: 9780486486130
Gene F Franklin, J. David Powell, Michael Workman; Digital Control of Dynamic Systems, Ellis-Kagle Press, 2019. ISBN: ASIN ‏ : ‎ B08173DHXN
Katsuhiko Ogata; Discrete-Time Control Systems, Pearson, 1995. ISBN: 0133286428
Gene F Franklin, J. David Powell, Michael Workman; Digital Control of Dynamic Systems, Pearson Education, 2005. ISBN: 8178088223
Ricardo Fernández del Busto y Ezeta ; Análisis y Diseño de Sistemas de Control Digital, McGraw-Hill Interamericana de España S.L., 2013. ISBN: 6071507731