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. Apresentação do curso;

1.2. Introdução à história do controle automático;

1.3. Exemplos de sistemas de controle moderno;

1.4. Realimentação;

1.5. Introdução à modelagem e ao projeto de controladores;

1.6. Equações diferenciais de sistemas físicos;

1.7. Aproximação linear;

1.8. A Transformada de Laplace;

1.9. Funções de transferência;

1.10. 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;

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

Para a presente componente curricular, a ser ministrada em formato remoto, serão adotadas aulas em duas modalidades distintas de comunicação: síncrona (todos os alunos simultaneamente conectados à internet sob a regência do professor) e assíncrona (contemplando atividades remotas off-line). Essas modalidades estão previstas e concordantes com a Resolução nº 25/2020 do Conselho de Graduação. Para tal efeito, serão consideradas as seguintes mídias e conteúdo:

• Modalidade síncrona (on-line): Aulas expositivas dialogadas através da plataforma Microsoft Teams. O endereço da sala virtual é:

https://teams.microsoft.com/l/team/19%3aTQn7ocOtWVlGSpnj8Qn8paLBmTqGLShsSBolMZapgH01%40thread.tacv2/conversations?groupId=5a3bab10-6a56-46c4-8604-50ec65eebdec&tenantId=cd5e6d23-cb99-4189-88ab-1a9021a0c451

• Modalidade assíncrona (off-line): Microsoft Teams e uma pasta no OneDrive, onde serão disponibilizadas videoaulas gravadas, materiais de leitura, exercícios e simulações computacionais. O endereço da pasta no OneDrive será disponibilizado posteriormente.

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

• Modalidade síncrona: As aulas síncronas serão ministradas nas segundas-feiras das 10h40 às 12h20 ou nas terças-feiras das 07h10 às 08h50, totalizando 36 horas-aula. A Tabela 1 apresenta o cronograma das aulas síncronas.

• Modalidade assíncrona: Compreende as diversas atividades descritas anteriormente como sendo assíncronas, totalizando 36 horas-aula ao longo do semestre.

Tabela 1 - Aulas Síncronas: 36 horas-aula.

Tabela 2 – Atividades Assíncronas: 36 horas-aula.

OBS: A validação da assiduidade dos discentes será realizada através do atendimento aos prazos de entrega dos itens de avaliação.

O atendimento aos alunos será realizado de forma remota, seja durante as aulas na modalidade síncrona, através do chat do Microsoft Teams, ou através do e-mail: gabriela.lima@ufu.br

AVALIAÇÃO

A metodologia de avaliação individual será baseada nas seguintes estratégias:

1 – Listas de Exercícios:

- Serão aplicadas duas listas de exercícios durante o semestre letivo, valendo 10 pontos cada, sendo que as mesmas devem ser submetidas no Microsoft Teams.

2 – Apresentação de Questões:

- Durante o semestre letivo, em duas ocasiões, o aluno deverá apresentar a resolução de uma questão indicada pela professora, através de um vídeo.

A primeira apresentação deverá ser realizada em meados da 5ª semana, e a segunda apresentação em meados da 12ª semana.

Cada apresentação irá valer 5 pontos, totalizando 10 pontos ao longo do semestre.

3 – Provas com consulta:

- Serão 2 (duas) provas com consulta valendo 35 pontos cada, serão cobradas resoluções de problemas e simulações computacionais. As mesmas devem ser submetidas pelo Microsoft Teams, e ocorrerão no horário da aula síncrona.

Em caso de atraso na entrega da lista de exercícios ou na apresentação de questão, estas atividades irão valer metade da nota.

BIBLIOGRAFIA

Básica

• Dorf, Richard C.; Bishop, Robert H. Sistemas de Controle Modernos, Rio de Janeiro: LTC, 2009. 8ª edição.

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

• Norman S. Nise. Engenharia de Sistemas de Controle. 6a Edição. Editora LTC, 2002.

Complementar

• Castrucci, P. L.; Bittar, A.; Moura Sales, R. Controle Automático. Editora LTC, 2011.

• 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 04/11/2021, às 16:50, 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 3144443 e o código CRC 93E951E5.

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