Sinais e Sistemas Mecatrónicos - Autenticação · data das repescagens, ... W. Bolton, Pearson, 2013. P. E. Wellstead ... Instruments Body Elec. Engine Control EPASTransmission

Sinais e Sistemas Mecatrónicos Área Científica de Controlo, Automação e Informática Industrial

Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica - MEMec

Licenciatura em Engenharia e Arquitetura Naval - LEAN

2017/2018

Corpo Docente: Carlos Cardeira (responsável) Paulo Oliveira Jorge Martins Duarte Valério

Objectivos: Dar formação teórica e laboratorial na área da instrumentação e da aquisição e condicionamento de sinal, numa perspectiva sistémica. Pretende‐se desenvolver no aluno a capacidade de conceber, analisar e implementar cadeias de medida utilizando sensores associados a sistemas mecatrónicos.

2 Sinais e Sistemas Mecatrónicos

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Programa da Unidade Curricular

1. SINAIS E SISTEMAS MECATRÓNICOS

Introdução, Noções básicas

2. CONCEITOS BÁSICOS DE SINAIS Sinais Contínuos no Tempo Transformada de Laplace Sinais em Tempo Discreto Discretização e Amostragem

Sinais e Sistemas Mecatrónicos

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3. MODELAÇÃO DE SISTEMAS DE ENGENHARIA

Modelação de Sistemas Físicos Modelos Matemáticos de Sistemas Físicos Sistemas Dinâmicos Lineares Álgebra dos Diagramas de Blocos 4. ANÁLISE DE SISTEMAS LINEARES

CONTINUOS NO TEMPO

Análise e Especificações no Domínio do Tempo Função de Transferência Análise e Especificações no Domínio da Frequência Filtros


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5. ANÁLISE DE SISTEMAS LINEARES EM TEMPO

DISCRETO 6. ANÁLISE E PROJECTO DE CADEIAS DE MEDIDA

EM SISTEMAS MECATRÓNICOS Cadeia de medida Condicionamento de sinal Sensores (movimento, força e binário, pressão,escoamento, temperatura...)

Atuadores (motores elétricos, pneumáticos, hidráulicos,...)

7. INTRODUÇÃO AO CONTROLO


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Método Pedagógico

Carga Horária de SSM: 6 créditos ECTS

(28h x 6 créditos = 168 horas de trabalho do Aluno)

T: 28 x 1.5h = 42h a decorrer PB: 14 x 1.0h = 14h início a 18 de setembro L: 14 x 0.5h = 7h início a 16 de outubro (cf guia de laboratório)


7

MÉTODO DE AVALIAÇÃO Testes – 2 testes ao longo do semestre conforme datas Fénix. Na

data das repescagens, é possível recuperar um ou os dois testes.

Repescagens – Na data das repescagens, é possível recuperar um ou os dois testes.


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MÉTODO DE AVALIAÇÃO (cont.)

Trabalhos de Laboratório – resolução de trabalhos propostos a grupos

de TRÊS alunos. Relatório a entregar em papel no final de cada aula. Classificação Final - a nota final da UC é dada por

NF = 0,35 x max(T1,T1REP) + 0,35 x max(T2,T2REP) + 0,3 x LAB

sujeito a : (max(T1,T1REP)+ max(T2,T2REP)) > 9, 5 Nota de LAB > 9,5 Orais – para nota final superior a 17 ou em caso de dúvida.


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Modern Control Engineering, Fourth Edition Ogata, 2002. Mechatronics: Electronic control systems in mechanical and electrical engineering (5th Edition), W. Bolton, Pearson, 2013. P. E. Wellstead - Introduction to Physical System Modelling, 2000. (Apenas Capítulos 1 a 5) Secundária: •Notas de apoio à unidade curricular: Sinais e Sistemas Mecatrónicos , J. Sá da Costa, 2010, IST

BIBLIOGRAFIA


José Sá da Costa Sinais e Sistemas Mecatrónicos

Sinais e Sistemas

Mecatrónicos

José Sá da Costa

José Sá da Costa 11

Veículos Automóveis







2000 2010

PTC Heater Telematics

Satellite

Radio

ACC

Adaptive

Headlamps

Blind Spot

Detection

IVDC

Active

steering

EM Valves

ISG

Remote

Diagnostics

Keyless

Vehicle

E-Connectivity

Brake-by-

Wire

El. Water

Pump

In Car PC

Fuel Cell

Rear Multi-

media

Auto lights

Surround

Sound

Voice Activation

Optical Buses

Auto wipers

Steer-by-

Wire

Lane-

keeping Sensor

Processor

Actuator Software

CY 1980

ABS

Instruments Body Elec.

Engine Control Transmission Control

1990

Airbag

Security Adv.

Restraints

ESP EPAS

Adaptive

suspension

Navigation

DSC

Traction

Control

Função de

crescimento

Tendência dos sistemas de medida,

actuação e controlo no automóvel

Communication’s Network




Gateway

Rede óptica

de alta

velocidade

Rede eléctrica de velocidade média

Rede

eléctrica

de alta

velocidade

Redes eléctricas de

baixa velocidade

Sistemas de Controlo Sistemas de Informação

Gateway

Gateway



Evolução dos Sistemas Mecânicos



Miniaturização

Pentium IV

-Pentium II: 7.5 million Transistors

-Pentium III: 9.5 up to 28 million

Transistors

-Pentium IV: 42 million Transistors

0.18 µm Technology



MEMS – Micro Electromechanical Systems



MEMS

Complexidade do dispositivo devido a diferentes números de níveis



MEMS

Acelerometro e giróscópio



Sistema Mecatrónico



Cadeia de Medida, Actuação e Controlo

A cadeia (sistema) de medida, actuação e controlo compõe-se de diversos dispositivos: sensores, transdutores, condi-cionadores de sinal, processadores de dados e actuadores.

T1 - Sinais e Sistemas Mecatrónicos


Cadeia de Medida, Actuação e Controlo

Sensor – dispositivo que percepciona a grandeza a medir.

Transdutor – dispositivo que traduz (converte) o sinal percepcionado pelo sensor, numa dada forma energética, numa outra forma energética mais apropriada, normalmente eléctrica, mas que pode também ser pneumática.

Vulgarmente designa-se por sensor, o conjunto sensor mais transdutor, já que, por vezes, é difícil distinguir estas duas etapas sequenciais de medição da grandeza física.

Condicionador de Sinal – dispositivo que transforma o sinal do sensor numa forma adequada para transmissão, registo, processamento, ou actuação. São exemplo de condicionadores de sinal, amplificadores, filtros, pontes, moduladores e desmoduladores, conversores analógico-digital e digital-analógico, circuitos de amostragem e retenção, etc.

Processador de dados - dispositivo que processa informação, normal-mente na forma digital (computador, processador digital de sinal).

Actuador – dispositivo que actua sobre o processo, modificando o seu comportamento, de acordo com uma acção de referência ou de controlo.


Teste de Aferição

SSM 2015/2016 20 minutos

A - Qual a parte real e imaginária de Z?

Z =1

2 - j( )2

Z =1

j - 2( )2

B - Quais os números que verificam: x,y Î R

x+ 2y = 3

4x+8y=12

ìíï

îï

2x+ 4y = 6

5x+10y=15

ìíï

îï

C – Efetue a decomposição em frações simples:

1

(s+1)(s+ 2)

1

s(s+3)

V <=>

X Ω

X Ω

X Ω X Ω V

Req D – Qual o valor da resistência equivalente à malha de resistências deste circuito? X – digito das unidades do número de aluno.

E - No mecanismo representado ao lado, quando a roda dentada da esquerda gira no sentido horário, em que sentido gira a roda da direita? E por cada volta da roda da esquerda, quantas voltas dá a roda da direita?

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