REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASIL ESTADO DE SANTA … · Resolução de exercícios Trabalho Final Laboratório 1. Respostas de sistemas discretos através de equações no domínio

REPÚBLICA FEDERATIVA DO BRASILESTADO DE SANTA CATARINA

Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESCUniversidade do Estado de Santa Catarina - UDESC JOINVILLE

Plano de Ensino

Curso: ELE-ELE - Bacharelado em Engenharia Elétrica

Departamento: DEE - Engenharia Elétrica

Disciplina: CONTROLE DIGITAL Código: CA2COD1

Carga horária: 90 Período letivo: 2015/1

Professor: Mariana Santos Matos Cavalca Contato: [email protected]

Ementa

Sistemas de Tempo Discreto e a Transformada Z. Características de Resposta Temporal. Estabilidade de Sistemas Discretos. Sistemas aDados Amostrados. Modelos Discretos de Sistemas Contínuos. Representação de Sistemas Discretos no Espaço de Estados. ControladoresDigitais baseados em Controladores Analógicos. Projeto de Controladores Digitais no Plano z. Projeto de Controladores Digitais no Espaçode Estados: Imposição de Polos e Linear Quadrático (LQ).

Objetivo geral

Apresentar aos alunos conceitos básicos de controle digital.

Objetivo específico

Ao final do curso, o aluno deverá estar apto a:• Representar e analisar sistemas discretos;• Projetar controladores digitais baseados em controladores analógicos;• Projetar controladores digitais no plano z e no espaço de estados;• Projetar observadores de estado e aplicar conceitos de controle ótimo.

Conteúdo programático

1. Introdução a. Breve histórico

1. Introdução b. Revisão dos conceitos básicos de controle

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z a. Sinais de tempo discreto

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z b. Resposta ao impulso de sistemas discretos

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z c. Sistemas discretos lineares invariantes no tempo

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z d. A Transformada Z

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z e. Função de transferência discreta

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z f. Operações de atraso

Rua Paulo Malschitzki, s/n - Zona Industrial Norte - Joinville - SC / CEP: 89219710 / Telefone: (47)4009-7900Sistema SIGA - Emissão em 11/02/2015 09:24



Plano de Ensino


2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z g. A Transformada Z inversa

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z h. Resolução de equações a diferenças

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z i. Estabilidade de sistemas discretos

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z j. Teoremas de limites temporais

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z k. Constantes de erro estacionário

2. Analise de sistemas em tempo discreto no plano z l. Resolução de exercícios

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z a. Conceitos básicos de conversores analógico-digital e digital-analógico

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z b. Modelagem discreta de sistemas contínuos

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z c. Sistemas a dados amostrados

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z d. Relação entre polos de sistemas contínuos e de sistemas amostrados

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z e. Análise de transitórios no plano z

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z f. Comportamento entre amostras – A função de transferência modificada

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z g. Tabela de Transformadas Z

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z h. Estrutura de um controle digital

3. Análise de sistemas a dados amostrados no plano z i. Resolução de exercícios

Primeira Avaliação

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos a. Sistemas a dados amostrados no plano s




Plano de Ensino


4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos b. Projeto de um controlador digital pela Transformação Bilinear ou de Tustin: resposta ao degrau e imposição emfrequência

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos c. Distorções da transformação Bilinear

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos d. Compensação de frequência

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos e. Escolha do período de amostragem

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos f. Projeto via resposta em frequência do sistema redesenhado com conversor digital/analógico fictício de ordem um

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos g. O controlador PID digital

4. Controladores digitais baseados em controladores analógicos h. Resolução de exercícios

5. Projeto de controladores digitais no plano z a. Especificações de controle e sua relação com os polos desejados

5. Projeto de controladores digitais no plano z b. Projetos que usam lugar das raízes no plano z

5. Projeto de controladores digitais no plano z c. Projeto de controladores de imposição de polos e zeros em abordagem algébrica

5. Projeto de controladores digitais no plano z d. Projeto de controladores usando resposta em frequência

5. Projeto de controladores digitais no plano z e. Resolução de exercícios

Segunda Avaliação

6. Representação de sistemas discretos no espaço de estados a. Representação de sistemas discretos e discretizados no espaço de estados

6. Representação de sistemas discretos no espaço de estados b. Obtenção da função de transferência a partir do modelo no espaço de estados

6. Representação de sistemas discretos no espaço de estados c. Formas companheiras Controlável e Observável

6. Representação de sistemas discretos no espaço de estados d. Os conceitos de observabilidade e controlabilidade




Plano de Ensino


6. Representação de sistemas discretos no espaço de estados e. Resolução da equação de estado

6. Representação de sistemas discretos no espaço de estados f. Resolução de exercícios

7. Controladores digitais no espaço de estados a. Realimentação de estados

7. Controladores digitais no espaço de estados b. Projeto de controladores por alocação de polos

7. Controladores digitais no espaço de estados c. Observadores de estado

7. Controladores digitais no espaço de estados d. Noções de controle ótimo

7. Controladores digitais no espaço de estados e. Regulador linear quadrático

7. Controladores digitais no espaço de estados f. Controlador linear quadrático

7. Controladores digitais no espaço de estados g. Inclusão de ação de controle integral

7. Controladores digitais no espaço de estados h. Resolução de exercícios

Trabalho Final

Laboratório 1. Respostas de sistemas discretos através de equações no domínio z ou de equações a diferenças.

Laboratório 2. Análise da estabilidade de sistemas discretos e discretização de sistemas contínuos.

Laboratório 3. Projeto de controladores digitais baseados em controladores analógicos (Transformação Bilinear ou deTustin).

Laboratório 4. Projeto via resposta em frequência do sistema redesenhado.

Laboratório 5. Controlador Dead-Beat.

Laboratório 6. Alocador de polos.

Laboratório 7. Observador de estado.




Plano de Ensino


Laboratório 8. Regulador linear quadrático.

Laboratório 9. Controlador linear quadrático.

Metodologia

A disciplina será desenvolvida através de aulas expositivas, tarefas em sala e simulações em computador. Exemplos práticos serãoapresentados para ilustrar os temas estudados e os assuntos de maior relevância serão abordados em laboratório, contribuindo para que oaluno associe o conceito à aplicação e melhore sua compreensão do conteúdo ensinado.

Sistema de avaliação

A qualidade do desempenho do aluno será avaliada de acordo com as seguintes atividades e critérios:

1.PRIMEIRA AVALIAÇÃO (25%); 2.SEGUNDA AVALIAÇÃO (25%); 3.TRABALHO FINAL (25%); 4.LABORATÓRIOS. (25%).

Bibliografia básica

1. HEMERLY, Elder Moreira. Controle por computador de sistemas dinâmicos. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2000. 249 p.2. OGATA, Katsuhiko. Discrete-time control systems. 2nd ed. New Jersey: Prentice-Hall, 1995. 745 p.3. KIRK, Donald E. Optimal control theory: an introduction. Mineola, NY: Dover Publications, 1970. 452 p.

Bibliografia complementar

1. OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. 1. ed. Rio de Janeiro: Prentice Hall do Brasil, 1982. 9292. DORF, Richard C; BISHOP, Robert H. Sistemas de controle modernos. 11. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. 724 p.3. NISE, Norman S. Engenharia de sistemas de controle. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 745 p4. OPPENHEIM, Alan V.; SCHAFER, Ronald W. Discrete-time signal processing. 3rd ed. New Jersey: Pearson, 2010.1108 p.5. PETERSEN, Kaare B.; PEDERSEN, Michael S. The Matrix Cookbook. Versão: 15 de Novembro de 2012. Disponívelem: http://www2.imm.dtu.dk/pubdb/views/edoc_download.php/3274/pdf/imm3274.pdf. Acessado em: 30/01/2015.

A Resolução nº 018/2004-CONSEPE regulamenta o processo de realização de provas de segunda chamada.

Segundo esta resolução, o aluno que deixar de comparecer a qualquer das avaliações nas datas fixadas pelos professores, poderá solicitarsegunda chamada de provas na Secretaria Acadêmica através de requerimento por ele assinado, pagamento de taxa e respectivoscomprovantes, no prazo de 5 (cinco) dias úteis, contados a partir da data de realização de cada prova, sendo aceitos pedidos, devidamentecomprovados, motivados por:I - problema de saúde, devidamente comprovado, que justifique a ausência;II - doença de caráter infecto-contagiosa, impeditiva do comparecimento, comprovada por atestado médico reconhecido na forma da leiconstando o Código Internacional de Doenças (CID);III - ter sido vítima de ação involuntária provocada por terceiros;

Informações sobre realização de Prova de 2ª Chamada


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