UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
Faculdade de Engenharia Mecânica

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Timbre

Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

Componente Curricular:

ANÁLISE DE SISTEMAS DINÂMICOS E CONTROLE

Unidade Ofertante:

FEMEC

Código:

FEMEC41074

Período/Série:

7

Turma:

U

Carga Horária:

Natureza:

Teórica:

60

Prática:

0

Total:

60

Obrigatória:

(x)

Optativa:

( )

Professor(A):

Helder Barbieri Lacerda

Ano/Semestre:

2021/1

Observações:

Disciplina ministrada de forma remota em conformidade com a RESOLUÇÃO CONGRAD Nº 32/2021, no âmbito do ensino da Graduação na Universidade Federal de Uberlândia.

Quantidade de vagas ofertadas: 50

 

EMENTA

Introdução à disciplina de análise dinâmica de sistemas e controle; Fundamentos teóricos; Sistemas mecânicos; Sistemas elétricos e sistemas híbridos; Modelagem matemática no espaço de estados; Análise de sistemas lineares no domínio do tempo; Análise de sistemas lineares no domínio da frequência; Método do lugar das raízes; Sistemas controlados; Aplicações.

JUSTIFICATIVA

A modelagem do comportamento dinâmico de sistemas é indispensável para que se possa analisar seu desempenho em diferentes condições de operação. Além disso, a análise é etapa indispensável para o projeto de sistemas dinâmicos. A previsão do comportamento dinâmico futuro é também tarefa extremamente importante no contexto da engenharia. Finalmente, os sistemas modernos de engenharia, em sua grande parte, contam com dispositivos de controle para garantir seu funcionamento.

OBJETIVO

Objetivo Geral:

Analisar sistemas dinâmicos a partir de seus modelos matemáticos, tanto no domínio do tempo como no da frequência. Projetar controladores simples.

Objetivos Específicos:

Modelar matematicamente os sistemas dinâmicos, sejam eles mecânicos, elétricos, hidráulicos ou híbridos. Caracterizar a função de transferência de sistemas dinâmicos. Analisar os sistemas tanto no domínio do tempo como no domínio da frequência. Aprender a formulação de estado, esta utilizada na formulação de sistemas de controle. Estudar a estabilidade dos sistemas dinâmicos. Caracterizar os sistemas em malha aberta e em malha fechada. Conhecer os tipos mais simples de controladores. Conhecer os fundamentos de projeto de controladores.

PROGRAMA

PRÉ-REQUISITOS: números complexos, variáveis complexas e funções complexas, transformada de Laplace (direta e inversa), equações diferenciais lineares a coeficientes constantes, funções de transferência.

 

MES

CONTEÚDO

 

 

 

Dezembro

CAPITULO 1: Introdução à Análise Dinâmica de Sistemas e Controle

Aspectos gerais da disciplina e seu contexto dentro do currículo do curso.

Apresentação da disciplina, sistema de avaliação, bibliografia.  

Análise dinâmica de sistemas: aspectos gerais.

Modelagem de sistemas dinâmicos.

 

CAPÍTULO 2: Modelagem de Sistemas Dinâmicos

Componentes de sistemas mecânicos e elétricos.

Modelagem de vários sistemas mecânicos usando as leis da Física.

Modelagem de circuitos elétricos.

Analogia entre sistemas dinâmicos mecânicos e elétricos.

Representação de sistemas dinâmicos por funções de transferência.

Representação de sistemas dinâmicos no espaço de estados.

Uso de programa computacional matemático na modelagem de sistemas dinâmicos.

 

 

Janeiro

CAPÍTULO 3: Análise de Sistemas Lineares no Domínio do Tempo

Características da resposta dinâmica.

Análise da resposta dinâmica de sistemas de 1a ordem.

Análise da resposta dinâmica de sistemas de 2a ordem e ordem superior.

Polos e Zeros e sua influência na resposta dinâmica. Estabilidade.

Análise da resposta dinâmica de sistemas mecânicos dinâmicos usando progama computacional matemático.

 

CAPÍTULO 4: Análise de Sistemas Lineares no Domínio da Frequência

A obtenção da resposta em frequência de sistemas dinâmicos.

Diagrama de Bode. Características da resposta dinâmica: margem de ganho, margem         de fase, largura de banda, frequência de corte, etc.

Diagrama de Nyquist.

Diagrama de Nichols.

Análise da resposta em frequência de sistemas mecânicos dinâmicos usando programa computacional matemático.

 

 

Fevereiro / Março

CAPÍTULO 5: Projeto de Sistemas de Controle Automático pelo Método do Lugar das Raízes

Diagramas de blocos.

Compensadores por avanço de fase.

Compensadores por atraso de fase.

Compensadores por avanço e atraso de fase.

 

CAPÍTULO 6: Projeto de Sistemas de Controle Automático pelo Método da Resposta em Frequência

Compensadores por avanço de fase.

Compensadores por atraso de fase.

Compensadores por avanço e atraso de fase.

 

 

Março

 

CAPÍTULO 7: Controlador proporcional, integral, derivativo (PID)

Formulação matemática. A influência das partes proporcional, integral e derivativa na resposta dinâmica do   sistema controlado.

Métodos de sintonia e ajuste destes controladores             

 

METODOLOGIA

A disciplina será ministrada através de reuniões remotas. Em conformidade com a resolução CONGRAD Nº 25/2020, as atividades foram separadas em Síncronas¹ e Assíncronas², dividindo a carga horária total de 60h, assim como se segue: 

Atividades Síncronas¹ (50 h)

·      Carga Horária: 100min/aula  

·      Horários de Realização: De acordo com o horário previsto inicialmente para 2020/1. Ou seja:  

             - Quarta-feira – 8:50h às 10:30h. 

  - Quinta-feira – 16:00h às 17:40h;   

·      Plataforma de TI: Microsoft Teams® (Office®365 disponibilizado pela UFU). Um e-mail convite contendo o link de acesso será enviado aos alunos assim que for disponibilizado o diário eletrônico no portal docente. 

Atividades Assíncronas² (10h) 

 Atividades extras propostas durante as aulas remotas, consistindo de duas listas de exercícios e oito trabalhos envolvendo simulações em computador. As resoluções das listas e arquivos dos trabalhos deverão ser digitalizados e enviadas ao professor através do Moodle®, disciplina “Análise de Sistemas Dinâmicos e Controle - FEMEC41074”, cujo link é:

https://www.moodle.ufu.br/course/view.php?id=8474

O código de auto inscrição será enviado no e-mail convite.

1 Atividades em que os alunos e o docente se encontram de forma on-line no mesmo instante e no mesmo ambiente virtual. As dúvidas e questionamentos poderão ser feitos em tempo real. 

² Atividades que ocorrem sem a presença em tempo real do professor. Permite que os alunos desenvolvam o aprendizado de acordo com a própria disponibilidade de tempo e local de preferência. 

Material de apoio utilizado na disciplina: o livro texto em pdf pode ser obtido facilmente fazendo uma busca na internet. Os cálculos matemáticos poderão ser feitos através de softwares livres, como o Octave® (https://www.gnu.org/software/octave/index ) ou Scilab® (https://www.scilab.org ).

AVALIAÇÃO

São três provas individuais, duas listas de exercícios e oito trabalhos de simulações em computador. A nota final é a soma natural das notas. Para maior clareza da distribuição das notas, apresenta-se a tabela a seguir. Não haverá prova substitutiva.

 

Atividade

Data

Valor (pontos)

PROVA 1

20/1/2022

20

PROVA 2

24/2/2022

20

PROVA 3

24/3/2022

20

2 listas de exercícios (4 pontos cada)

-

8

8 trabalhos de simulação (4 pontos cada)

-

32

TOTAL

100

 

A verificação da presença dos discentes nas aulas remotas será feita pelo professor, através do módulo “Participantes” da plataforma Teams®, baixando a lista de presença durante a aula remota.

BIBLIOGRAFIA

Básica

GEROMEL, J.C. e PALHARES, A.G.B., “Análise Linear de Sistemas Dinâmicos”, Ed. Edgard Blücher Ltda, 2004.

OGATA, K., “Engenharia de Controle Moderno”, 4a. edição, Pearson/Prentice Hall, 2003.

SOUZA, A. C. Z., “Introdução à modelagem, análise e simulação de sistemas dinâmicos”, Ed. Interciência, 2008.

Complementar

SCHWARZENBACH, J. and GILL, K.F., “System Modelling and Control”, Butterworth. HEINEMANN, 3rd edition, 1992 (digital printing 2002).

BOLTON, W., “Engenharia de Controle”, Makron Books, São Paulo, 1995.

NISE, N.S., “Engenharia de Sistemas de Controle”, LTC, 3a edição, 2000.

OGATA, K., “System Dynamics”, Prentice-Hall, 1992.

APROVAÇÃO

Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

 


logotipo

Documento assinado eletronicamente por Helder Barbieri Lacerda, Professor(a) do Magistério Superior, em 25/10/2021, às 15:22, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.


QRCode Assinatura

A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 3126099 e o código CRC 8DD1C1F7.




Referência: Processo nº 23117.066483/2021-36 SEI nº 3126099