Curso de Engenharia Eltrica

Curso: ENGENHARIA ELTRICA

Unidade Curricular: CONTROLE DE SISTEMAS DINMICOS

Professor(es): HANS ROLF KULITZ

Perodo Letivo: STIMOCarga Horria: 45 H TERICAS E 30 H PRTICA

OBJETIVOS

Geral:

Desenvolver controladores analgicos e digitais para sistemas fsicos dinmicos;

Especficos:

Projetar, implementar e testar controladores usando o mtodo da resposta em freqncia;

Projetar, implementar e testar controladores usando o mtodo do Lugar das razes;

Projetar, implementar e testar controladores PID;

Projetar, implementar e testar controladores usando espao de estados

EMENTA

PROJETO DE SISTEMAS DE CONTROLE PELO MTODO DO LUGAR DA RAZES, PROJETO DE SISTEMAS DE CONTROLE PELA RESPOSTA EM FREQNCIA, CONTROLE PID E SISTEMAS DE CONTROLE COM DOIS GRAUS DE LIBERDADE, PROJETO DE SISTEMAS DE CONTROLE NO ESPAO DE ESTADOS..

PR-REQUISITO (SE HOUVER)

MODELAGEM DE SISTEMAS DINMICOS

CONTEDOSCARGA HORRIA

Objetivos: Revisar os conceitos de sistema linear, modelagem, ordem do sistema e estabilidade. Identificar e modelar no-linearidades nos sistemas fsicos.

UNIDADE I: Modelagem de Sistemas Fsicos Dinmicos

1.1. Ordem de sistemas fsicos;

1.2. Obteno do modelo de sistemas fsicos por equaes diferenciais;

1.3. Obteno do modelo de sistemas fsicos por resposta em frequncia;

1.4. Estabilidade de sistemas fsicos de primeira e segunda ordens;

1.5. No-linearidades em sistemas fsicos: zona morta, histerese, saturao, etc.

Sugestes:

a) Obter o modelo matemtico de um sistema fsico;

b) Relacionar as grandezas fsicas (atrito, inrcia, resistncia, Indutncia, etc) com as grandezas do modelo matemtico (zeros e polos);

b) Enfatizar a necessidade do sistema ser linear para ser modelado por transformada de Laplace;

c) Enfatizar que as no-linearidades do sistema introduziro limitaes na modelagem por Laplace.

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Objetivos: Projetar, implementar e testar um controlador obtido pelo mtodo da resposta em frequncia.

UNIDADE II: Projeto de Sistemas de Controle pela Resposta em Freqncia

1.1. Compensao por Atraso;

1.2. Compensao por Avano;

1.3. Compensao por Avano-Atraso.

Sugestes:

a) Utilizar o Simulink e o Matlab para projetar o controlador de um sistema de primeira ordem.

b) Utilizar o Simulink e o Matlab para projetar um controlador de posio. Implementar o controlador com amplificadores operacionais e conferir os parmetro de projeto (sobressinal e tempo de acomodao). Verificar a influncia das no-linearidades (zona morta, saturao, etc) na resposta temporal do sistema e compar-la com a resposta simulada.

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Objetivos: Projetar, implementar e testar um controlador obtido pelo mtodo do Lugar das Razes.

UNIDADE III: Projeto de Sistemas de Controle pelo Mtodo do Lugar das Razes

3.1. Compensao por Atraso;

3.2. Compensao por Avano;

3.3. Compensao por Avano-Atraso.

Sugestes:

a) Repetir o projeto feito na UNIDADE II utilizando o mtodo do Lugar das Razes;

b) Se existirem equipamentos, projetar um controlador para o Levitador Magntico.

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Objetivos: Projetar, implementar e testar um controlador PID de posio obtido pelo mtodo de Ziegler-Nichols.

UNIDADE IV: Controle PID

4.1. Algoritmo de controle PID;

4.2. Sintonia de controlador PID;

4.3. Controle de sistema com dois graus de liberdade.

Sugestes:

a) Repetir o projeto feito na UNIDADE II utilizando o mtodo do Lugar das Razes;

b) Se existirem equipamentos, projetar um controlador para o Levitador Magntico15

Objetivos: Projetar, implementar e testar um controlador PID obtido pelo mtodo da Representao por Espao de Estados.

UNIDADE V: Projeto de Sistemas de Controle no Espao de Estados

5.1. Alocao de plos;

5.2. Projeto de controlador por alocao de plos;

5.3. Observadores de estado;

Sugestes:

a) Repetir o projeto feito na UNIDADE II utilizando o mtodo de Representao em Espao de Estados;

b) Se existirem equipamentos, projetar um controlador para o Levitador Magntico.10

ESTRATGIA DE APRENDIZAGEM

SO AS ESTRATGIAS DE APRENDIZAGEM, TCNICAS E PRTICAS QUE ORIENTAM A AO PEDAGGICA NAS AULAS.

AULA EXPOSITIVA;

DEMONSTRAO PRTICA REALIZADA PELO PROFESSOR;

LABORATRIO (PRTICA REALIZADA PELO ESTUDANTE);

TRABALHO EM GRUPO;

EXERCCIOS DE ANLISE E SNTESE;

ESTUDO DE CASO;

RESOLUO DE SITUAES-PROBLEMA.

RECURSOS METODOLGICOS

SO OS RECURSOS MATERIAIS UTILIZADOS COMO SUPORTE OU COMPLEMENTO PARA O DESENVOLVIMENTO DO PROGRAMA DA DISCIPLINA.

LIVRO TEXTO;

SALA DE AULA;

QUADRO E GIZ;

QUADRO BRANCO E PINCEL;

LABORATRIO;

COMPUTADOR;

PROJETOR MULTIMDIA;

SOFTWARES ESPECFICOS:

MATLAB PROTEUS MPLAB

AVALIAO DA APRENDIZAGEM

Critrios:

SER PRIORIZADA A PRODUO DISCENTE, SOBRETUDO A ARTICULAO ENTRE O SABER ESTUDADO E A SOLUO DE PROBLEMAS QUE A REALIDADE APRESENTA.

CAPACIDADE DE ANLISE CRTICA DOS CONTEDOS; INICIATIVA E CRIATIVIDADE NA ELABORAO DE TRABALHOS; ASSIDUIDADE E PONTUALIDADE NAS AULAS; INTERAO GRUPAL; ORGANIZAO E CLAREZA NA FORMA DE EXPRESSO DOS CONCEITOS E CONHECIMENTOS. Instrumentos:

AVALIAO ESCRITA (TESTES E PROVAS); APRESENTAO DE SEMINRIOS; TRABALHOS; EXERCCIOS; RELATRIOS E/OU PRODUO DE OUTROS TEXTOS.

Bibliografia Bsica (ttulos; peridicos etc.)

Ttulo/PeridicoAutorEdLocalEditoraAno

Engenharia de Controle de ModernoOGATA, Katsuhiko5So PauloPearson Prentice Hall2011

Sistemas de controle modernosDORF, Richard C.; BISHOP, Robert H11Rio de JaneiroLTC2009

Bibliografia Complementar (ttulos; peridicos etc.)

Ttulo/PeridicoAutorEdLocalEditoraAno

Controles tpicos de equipamentos e processos industriais.CAMPOS, Mario Massa de; TEIXEIRA, Herbert C. G10So PauloPearson Prentice Hall2004

Modelagem da dinmica de sistemas e estudo da respostaFELCIO, Luiz Carlos7So CarlosMcGraw-hill2008

Sistemas dinmicosMONTEIRO, Luiz Henrique Alves2So PauloLivraria da Fsica2006

Dinmica: anlise e projeto de sistemas em movimentoTONGUE, Benson H.; SHEPPARD, Sheri D.Rio de JaneiroLTC2007

Digital control of dynamic systemsFRANKLIN, Gene F; POWELL, J. David; WORKMAN, Michael L2MassachusettsEllis-Kagle1998

Digital control systemsKUO, Benjamin C.2New YorkOxford1992