Plano de Ensino

IDENTIFICAÇÃO

EMENTA

Teoria básica e aplicações de técnicas de Sistemas de Controle Realimentado à Engenharia.

JUSTIFICATIVA

Sistemas de Controle é uma disciplina fundamental na formação do Engenheiro. É de natureza multidisciplinar e contempla cálculo, física, elétrica, mecânica, química, sistemas digitais e eletrônica. A modelagem e eventualmente o projeto de compensadores demanda uma profunda revisão de conceitos fundamentais dos cursos de engenharia.

OBJETIVO

PROGRAMA

1. Introdução aos Sistemas de Controle

1.1. Introdução à história do controle automático;

1.2. Exemplos de sistemas de controle moderno;

1.3. Realimentação;

1.4. Introdução à modelagem e ao projeto de controladores;

1.5. Equações diferenciais de sistemas físicos;

1.6. Aproximação linear;

1.7. A Transformada de Laplace;

1.8. Funções de transferência;

1.9. Diagrama de blocos;

2. Características de Sistemas de Controle Realimentado

2.1. Controle em malha aberta e em malha fechada;

2.2. Sensibilidade;

2.3. Controle da resposta transitória e sinais de perturbação;

2.4. Erro em regime permanente;

2.5. O custo da realimentação;

3. O desempenho de Sistemas de Controle Realimentado

3.1. Sistemas de primeira ordem;

3.2. Critérios de desempenho em sistemas de segunda ordem;

3.3. A resposta transitória e a localização das raízes no plano S;

3.4. Erro em regime permanente de Sistemas de Controle Realimentado: tipo do sistema;

3.5. Índices de desempenho;

4. Estabilidade de Sistemas Lineares Realimentados

4.1. O conceito de estabilidade;

4.2. O critério de estabilidade de Routh-Hurwitz;

4.3. Estabilidade relativa;

5. O método do Lugar das Raízes LR

5.1. O conceito de Lugar das Raízes;

5.2. O procedimento do Lugar das Raízes;

5.3. Projeto de parâmetros pelo Lugar das Raízes;

5.4. Sensibilidade e Lugar das Raízes;

5.5. Controladores no Lugar das Raízes;

5.6. Ação de controle proporcional P, integral I e derivativa D;

5.7. Controlador PD, PI e PID;

5.8. Controle cascata;

6. Sistemas de Controle Digital

6.1. Introdução aos sistemas de controle em tempo discreto;

6.2. A Transformada Z;

6.3. Mapeamento entre o plano S e o plano Z,

6.4. Estabilidade discreta;

6.5. Projeto de Controladores Discretos;

7. Método da Resposta em Frequência

7.1. Especificações de desempenho no domínio da frequência;

7.2. Diagramas logarítmicos de Magnitude e Fase;

7.3. Projeto do controlador pelo método da resposta em frequência;

7.4. Projeto de controladores com Diagrama de Bode;

7.5. Critério de estabilidade de Nyquist;

8. Modelagem por Variáveis de Estado

8.1. Variáveis de Estado de sistemas dinâmicos;

8.2. Equação diferencial de Estado;

8.3. Descrições no Espaço de Estados;

8.4. Representação de sistemas no Espaço de Estados Discreto;

8.5. Função de transferência a partir das Equações de Estado;

METODOLOGIA

Serão adotadas aulas presenciais expositivas dialogadas sobre os temas estabelecidos no programa com uso de projetor, quadro negro, mesa digitalizadora e demais materiais complementares relacionados aos temas abordados na disciplina. Também serão desenvolvidas atividades contemplando a solução de exercícios e simulações computacionais.

O cronograma de desenvolvimento do conteúdo proposto é apresentado no quadro a seguir:

A carga horária total do curso é de 72 horas-aula, que serão divididas da seguinte forma:

Modalidade presencial: Serão ministradas 4 horas-aula semanais todas às segundas-feiras das 10h40 às 12h20 e às terças-feiras das 07h10 às 08h50 (totalizando 60 horas-aula);

Trabalho Discente Efetivo (TDE): Serão atribuídas 12 horas-aula ao longo do semestre, compreendendo atividades como: videoaulas, simulações computacionais e resolução de tarefas pela plataforma Microsoft Teams. O endereço da sala virtual no Teams é:

https://teams.microsoft.com/l/team/19%3Ack9N1Hd2gVOJVPM0ULh_bTNl8HBYqIZ7vn_3Emnxqyg1%40thread.tacv2/conversations?groupId=8493adf0-0a35-438a-bd2a-e4b2ec54e800&tenantId=

Horário de Atendimento

Bloco 3N – Sala 210. Quinta-feira: 08:50 às 10:40 horas, para encontros presenciais sem agendamento. Outros horários devem ser agendados diretamente com a professora através do chat do Teams (gabriela.lima@ufu.br).

AVALIAÇÃO

As avaliações serão compostas por provas e tarefas assíncronas.

Provas
O estudante deverá fazer as provas presencialmente na data e horário especificados:
Prova 1 (P1): 05/03/2024 – Horário: 07h10min às 08h50min
Prova 2 (P2): 16/04/2024 – Horário: 07h10min às 08h50min
Cada prova terá um valor de 35 pontos, totalizando 70 pontos.

Listas de exercícios (L)

Para cada uma das duas provas é proposta a entrega de uma lista de exercícios, que deve ser enviada através da plataforma Microsoft Teams. O prazo para envio se encerra às 23:59 do dia anterior à prova. É essencial destacar que não serão aceitas listas entregues após esse prazo. Cada lista terá um valor de 15 pontos, totalizando 30 pontos.

Cálculo da nota final (NF)
NF = P1 + P2 + L

Avaliação substitutiva

Apenas para os estudantes que apresentarem uma justificativa para sua ausência em avaliações, conforme estabelecido na Resolução CONGRAD nº 46/2022, Art. 138. O prazo para solicitar a realização de uma avaliação substitutiva ao professor é de 3 (três) dias úteis. Todas as avaliações substitutivas estão programadas para o final do semestre, dia 22/04/2024 das 10h40min às 12h20min. O estudante será submetido a uma prova, com valor de 35 pontos, abordando o mesmo conteúdo da avaliação que foi perdida.

Avaliação de recuperação

De acordo com a Resolução CONGRAD nº 46/2022, ao final do semestre, será oferecida avaliação de recuperação para os discentes que não obtiverem o rendimento mínimo para aprovação. Para ter direito à realização dessa avaliação é obrigatória a frequência mínima de 75% na disciplina. A avaliação de recuperação será composta por uma prova escrita presencial no dia 23/04/2024 das 07h10min às 08h50min contemplando todo o conteúdo semestral. A nota alcançada irá substituir a menor nota obtida dentre as duas provas regulares. O estudante que realizar a prova de recuperação terá a sua nota final limitada em 60 pontos.

Frequência
Frequência mínima de 75% nas aulas ministradas, a qual é verificada através de chamada oral. A chamada será realizada uma única vez por aula sem horário definido, a não presença no momento da arguição constituirá a anotação de duas faltas no diário de classe (correspondente às duas horas-aula).

Atendimento Especial

Em complemento ao atendimento regular, todos os alunos que estiverem cursando esta disciplina pelo terceiro semestre, ou seja, tenha sido reprovado por dois semestres por nota (não incluídas as reprovações por frequência) poderão ter um atendimento especial. Para tanto, aqueles que desejarem tal atendimento deverão procurar o professor para que o horário de atendimento seja definido e o plano de recuperação elaborado. Neste caso, o aluno especialmente atendido também deverá ter frequência superior a 75% nas seções.

BIBLIOGRAFIA

Básica

§ Norman S. Nise. Engenharia de Sistemas de Controle. 6a Edição. Editora LTC, 2002. (Minha Biblioteca UFU)

§ Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H. Sistemas de Controle Modernos, Rio de Janeiro: LTC, 2009. 8ª edição. (Minha Biblioteca UFU)

§ Ogata, K. Engenharia de Controle Moderno. Pearson Education do Brasil, 2003.

Complementar

§ Castrucci, P. L.; Bittar, A.; Moura Sales, R. Controle Automático. Editora LTC, 2011. (Minha Biblioteca UFU)

§ Gene F. Franklin, J. David Powell, Abbas Emami-Naeini. Sistemas de Controle para Engenharia, Porto Alegre: Bookman, 2013.

§ Ogata, K. Discrete-time Control Systems. 2nd edition. Prentice-Hall, 1995.

§ Fadali, M. S.; Visioli, A. Digital Control Engineering: Analysis and Design. 2ª Ed. Elsevier, 2013.

§ Aguirre, L. A. Introdução à Identificação de Sistemas: Técnicas Lineares e Não Lineares Aplicadas a Sistemas Reais. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2007.

APROVAÇÃO

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

Coordenação do Curso de Graduação: _________________________

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Documento assinado eletronicamente por Gabriela Vieira Lima, Professor(a) do Magistério Superior, em 11/01/2024, às 17:07, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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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 5096549 e o código CRC 13BBD839.

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