Controlo e Automação

Cód.: EME00506L

6 ECTS

Duração: 15 semanas/156 horas

Área Científica: Engenharia Eletrotécnica

Língua(s) de lecionação: Português

Língua(s) de apoio tutorial: Português, Inglês

Regime de Frequência: Presencial

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

Erradicar a pobreza - Acabar com a pobreza em todas as suas formas, em todos os lugares

Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.

Energias renováveis e acessíveis - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.

Indústria, inovação e infraestruturas - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.

Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.

Produção e consumo sustentáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.

Objetivos de Aprendizagem

• O aluno deverá conhecer e compreender os fundamentos do controlo analógico. Analisar o comportamento de sistemas no tempo e em frequência.
• O aluno deverá ter a capacidade de projectar e implementar controladores PID.
• O aluno deverá conhecer e compreender os fundamentos e metodologias da automação industrial.
• O aluno deverá ter a capacidade de projectar e implementar automatismos por intermédio de tecnologia programada. Recorrendo a esta tecnologia o aluno deverá ter a capacidade de projectar automatismos, com a metodologia Grafcet, assim como implementar esses automatismos, num autómato programável, recorrendo à linguagem de contactos.

Conteúdos Programáticos

PARTE I: Controlo de sistemas
1)Modelos Matemáticos para controlo Eléctricos, Mecânicos, Fluidicos e Térmicos.
2)Análise de Sistemas em Função de Transferência:
i) Análise no tempo - sistemas de 1ª, 2ª e ordem superior -. Resposta estacionária. Estabilidade de sistemas. Projecto de controladores P com LGR.
ii) Análise em frequência. Diagrama de Bode. Estabilidade: Margens de Ganho e de Fase. Projecto de controladores P pelo critério de Bode.
iii) O Controlador PID. Métodos tradicionais de projecto.
3) Análise de Sistemas em Espaço de Estados. Análise de estabilidade de sistemas.

PARTE II: Automação Industrial:
1) Elementos lógicos industriais: tecnologias pneumática, eléctrica e electrónica.
2) Automação programada. Componentes básicos: Unidade de processamento, sensores e actuadores.
3) Sistemas automáticos combinatórios sequenciais. Projecto de sistemas sequenciais com GRAFCET.
4) Implementação de automatismos com PLC Siemens LOGO (Programmable Logic Controller). Programa

Métodos de Ensino

O ensino consiste na leccionação semanal de aulas teóricas de duas horas, onde são expostos e explicados os conteúdos programáticos, recorrendo a exemplos de aplicação. Adicionalmente são leccionadas duas horas de aula teórico-prática em que são resolvidos problemas, implementadas e testadas aplicações de engenharia, quer em ambiente de simulação, quer em ambiente laboratorial, envolvendo a aplicação dos conceitos estudados e implementados. Durante todo o semestre existe um horário de dúvidas semanal de duas horas por docente.

Avaliação

Os elementos de avaliação são classificados utilizando o intervalo [0,20].
São os seguintes os elementos de Avaliação:
• [P1 + P2] Projectos Computacionais realizados em aula prática, para modelação e simulação de sistemas dinâmicos (P1) e projecto de controladores (P2) - (15%).
• [TP3 + TP4] Trabalhos práticos laboratoriais para implementação de Automatismos Industriais programados - (15%).
• [T1] Teste 1 (35%).
• [T2] Teste 2 (35%).
• [Ex] Exame final (70%).

O aluno poderá escolher 1 de 2 possíveis regimes de Avaliação, em que a Nota Final [NF] é calculada da seguinte forma:
i) AVALIAÇÃO CONTÍNUA: NF = (P1 + P2)×0.15 + (TP3 + TP4)×0.15 +T1x0,35 +T2x0.35
Se NF> 9.5 ^ Pi> 9.5 ^ TPi> 9.5 ^ T1> 8.0 ^ T2> 8.0 então Aluno Aprovado

ii) AVALIAÇÃO FINAL: NF = (P1 + P2)×0.15 + (TP3 + TP4)×0.15 +Ex0,70
Se NF> 9.5 ^ Pi> 9.5 ^ TPi> 9.5 ^ Ex> 9.5 então Aluno Aprovado

Bibliografia

Main references:
• Close, C.; Frederick, D.; Newell, J.; Modeling and Analysis of Dynamic Systems, John Wiley and Sons, 3rd Ed., 2002
• Ogata, K.; Modern Control Engineering, Prentice-Hall International Inc., 5th Ed., 2010.
• Pinto, R.; Técnicas de Automação, ETEP LIDEL-Edições Técnicas, 3.Ed., 2010.
• Siemens; LOGO; Manual Edition 06/2003.
• Figueiredo, João; cópias dos acetatos das aulas da disciplina e Enunciados de Problemas.
• MathWorks; Matlab

Complemntary references:
• Gene F. Franklin, J. David Powell GE; Feedback Control of Dynamic Systems (8th Edition), Pearson Education (US), 8th Ed., 2019.
• Francisco, António; Autómatos Programáveis, ETEP LIDEL-Edições Técnicas, 2. Ed. 2003.