CURSO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA ESPACIAIS/MECÂNICA ESPACIAL E
CONTROLE - ETE/CMC
CMC-021-0 – Introdução ao Estudo de Sistemas de Controle
Informações Gerais
Professores e contato após as aulas:
Dr. Ijar Milagre da Fonseca, e-mail: [email protected], Prédio Satélite/INPE, sala 18, tel. 39456189, 4a feira.
Dr. Mário César Ricci, e-mail: [email protected], Prédio Satélite/INPE, sala 2, tel. 3945-6187,
4a feira.
Dr. Marcelo Lopes de Oliveira e Souza, e-mail: [email protected], Prédio Satélite/INPE,
sala 27, tel. 3945-6201, 4a feira.
Contato na Secretaria de Pós-Graduação:
Prédio do Auditório, tel. 3945-6846, de 2a a 6a feiras, das 8 às 12 horas e das 13:30 às 17:30 h.
Horário e local das aulas: 2a a 6a feiras, das 10 às 12 horas, sala 1 da Rotunda.
Avaliação: 100% do grau: por uma prova final individual em classe.
Ementa:
Introdução.
Revisão de transformada de Laplace.
Modelos matemáticos de sistemas físicos: funções de transferência, diagramas de blocos,
obtenção de funções de transferência de sistemas físicos.
Análise da resposta no tempo: resposta impulsiva, sistemas de primeira ordem, sistemas
de segunda ordem, sistemas de ordem superior, critério de estabilidade de Routh,
computadores analógicos.
Noções de lugar geométrico das raízes.
Métodos de resposta em freqüência: gráficos logarítmicos, diagramas de Bode.
Introdução ao controle moderno: variáveis de estado, matriz de transição, etc.
Textos adotados com abreviaturas:
1. Ogata, K. Modern Control Engineering. E. Cliffs, NJ, USA, Prentice-Hall, Inc., 1970 (O).
2. Ogata, K. Engenharia de Controle Moderno. (1a ed. trad. por A. F. Kohn, J. C. T. B.
Moraes), Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Prentice-Hall do Brasil Ltda., 1985 (O’).
3. Ogata, K. Engenharia de Controle Moderno. (3a ed. trad. por B. S. S. Filho), Rio de Janeiro,
RJ, Brasil, Prentice-Hall do Brasil Ltda., 1997 (O’’).
4. Distefano, J. J., Stubberud A. R., Williams, I. J. Sistemas de Retroação e Controle, (1a ed.
trad. por O. A. Cardim), McGraw-Hill do Brasil ltda., 1972 (DSW).
5. Notas de aula distribuídas pelos professores e/ou tomadas pelos alunos.
Bibliografia recomendada com abreviaturas:
1. D’azzo, J. J. & Houpis, C. H. Linear Control System Analysis and Design – Conventional
and Modern (2nd rev. ed.). New York, McGraw-Hill Book Co. Inc., 1981 (DH).
2. D’azzo, J. J. & Houpis, C. H. Análise e Projeto de Sistemas de Controle Lineares (2a ed. trad.
por B. S. S. Filho). Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Ed. Guanabara Dois S.A., 1984 (DH’).
3. Kuo, B. C. Automatic Control System (4th ed.). E. Cliffs, NJ, USA, Prentice-Hall, 1982 (K).
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4. Kuo, B. C. Sistemas de Controle Automático (4a ed. trad. por R. M. Sales e V. M. P. Leite).
Rio de Janeiro, RJ, Brasil, Prentice-Hall do Brasil Ltda., 1985 (K’).
5. Dorf, R. C. Modern Control Systems (5th ed.) Reading, MA, USA, Addison-Wesley Pub. Co.,
1997 (D).
6. Shahian, B. & Hassul, M. Control System Design Using MATLAB. Englewood Cliffs, New
Jersey, USA, Prentice-Hall Inc., 1993 (SH).
7. MATLAB for PC Computers: User´s Guide. South Natick, MA, USA, The Mathworks, Inc.,
1991 (ML).
8. CONTROL SYSTEM TOOLBOX for use with MATLAB: User´s Guide. South Natick, MA,
USA, The Mathworks, Inc., 1990 (CST).
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CMC-021-0 – Introdução ao Estudo de Sistemas de Controle
Calendário da Disciplina
Conteúdo
Leitura Prévia
Aula no
a
01
Introdução. Motivação. Histórico. Entrega da 1 SE. DSW: 1-2; O’: 1;
DH’: 1.1-1.7; K’: 1.1-1.3
02
Matrizes: Introdução. Definições de Matrizes. O’: 3.1-3.5;
Álgebra
Matricial.
Inversão
de
Matrizes. DH’: 4.14;
Diferenciação e Integração de matrizes.
K’: 2.7-2.8
03
Modelos Físicos e Matemáticos de Sistemas. DSW: 3;
Equações Diferenciais. Classificação. Causalidade. O’: 4.1;
Linearidade. Equação, Expoentes e Soluções DH’: 4.5, 14.3, 5.2, 5.4;
Características
K’: 3.1-3.3, 4.8
04
Idem: Respostas Livre, Forçada e Total. Resposta Idem
Transitória e Estacionária. Linearização.
05
Variáveis e Funções Complexas. Transformada de DSW: 4; O’: 2.1-2.3;
Laplace. Teoremas da Transformada de Laplace.
DH’: 4.1-4.4; K’: 2.1, 2.4
06
Transformação Inversa de Laplace. Sol. da Eq. Dif. DSW: 4; O’: 2.4-2.5;
Lin. com Coef. Const. p/ Transf. de Laplace.
DH’: 4.5-4.8; K’: 2.5-2.6
07
Funções de transferência. Pólos e Zeros. Diagramas DSW: 6-7; O’: 4.2-4.6;
de Blocos. Sistemas MIMO e Matrizes de Transf.
K’: 3.1-3.3
08
Idem.
Idem
09
Ações de Controle Básicas: Efeitos da Ação de DH’: 10.5, 10.7, 13.1-13.4;
Controle Integral e Derivativa no Sistema. Redução K’: 8.2, 9.1.8;
de Variações de Parâmetros pelo Uso de O’: 5.1-5.5
Realimentação.
10
Análise de Resposta Transitória: Introdução. Resposta DH’: 4.12-4.13; K’: 3.2;
ao Impulso. Sistemas de Primeira Ordem.
O’: 6.1-6.3
a
11
Sistemas de Segunda Ordem. Recebimento da 1 SE. DSW: 3.17, 4.12; O’: 6.4;
DH’: 3.9, 8.6; K’: 6.4-6.5, 9.9
Entrega da 2a SE.
12
Idem.
DSW: 3.17, 4.12; O’: 6.4;
DH’: 3.9, 8.6; K’: 6.4-6.5, 9.9
13
Sistemas de Ordem Superior. Critério de Estabilidade DSW: 5; O’: 6.5-6.6;
de Routh.
DH’: 6.2; K’: 6.9-6.10
14
Análise de Erros. Coeficientes de Erro Estático.
DSW: 9; O’: 7.1;
DH’: 6.7- 6.8; K’: 6.3
15
O Método do Lugar das Raízes: Introdução. DSW: 13; O’: 8.1-8.3;
Diagramas de Lugar das Raízes. 2 Exemplos Ilustrat. DH’: 7.1-7.7; K’: 7.1-7.4
16
Sumário das Regras Gerais para Construção dos DSW: 13; O’: 8.4; K’: 7.5-7.6;
Lugares das Raízes.
DH’: 7.8-7.9, 7.14-7.15
17
Análise de Sistemas de Controle pelo Método do DSW: 13; O’: 8.5;
Lugar das Raízes.
DH’: 7.10-7.13; K’: 7.7-7.8
18
Métodos de Resposta em Freqüência: Introdução. DSW: 15; O’: 9.1-9.2;
Gráficos Logarítmicos.
DH’: 8.1-8.8; K’: 9.1,A.2
19
Idem.
Idem.
20
Idem.
DSW: 11, 17; O’: 9.3-9.4;
Gráficos Polares. Gráficos do Log-Módulo x Fase.
DH’: 8.10-8.12; K’: A.1, A.3
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Critério de Estab. de Nyquist. Análise de DSW: 11; O’: 9.5-9.6;
Estabilidade. Recebimento da 2a SE. Entrega da 3a DH’: 8.13-8.17; K’: 9.2-9.6
SE.
Idem.
Idem
Margens de Fase e de Ganho. Freqüências de DH’: 8.18-8.21, 9;
Cruzamento de Fase e de Ganho. Determinação O’: 9.7-9.9; K’: 9.12-9.17
Experimental de Funções de Transferência
Técnicas de Projeto e Compensação: Introdução. DSW: 10; O’: 10.1-10.2;
Considerações Preliminares de Projeto.
DH’: 10.1-10.4, 11.1-11.2;
K’: 8.1-8.2, 10.1
Compensação em Avanço de Fase.
DSW: 14, 16; O’: 10.3;
DH’: 10.5-10.7, 11.3-11.4;
K’: 8.3, 10.2
Idem.
Idem
Compensação em Atraso de Fase.
DSW: 14, 16; O’: 10.4;
DH’: 10.8-10.9, 11.5-11.6;
K’: 10.3
Compensação em Avanço-Atraso de Fase. Sumário O’: 10.5-10.6;
dos Métodos de Compensação de Sistemas de DH’: 10.10-10.11, 10.19, 11.7Controle.
11.8, 11.11; K’: 8.3(fim), 10.4
Análise de Sistemas de Controle por Espaço de DSW: 19; O’: 14.1-14.2;
Estados: Introdução. Representação de Sistemas por DH’: 2.4; K’: 5.1-5.2
Espaço de Estados.
Solução da Equação de Estado Invariante no Tempo. DSW: 19; O’: 14.3-14.4;
Matriz de Transferência. Entrega da Prova Final.
DH’: 3.11-3.16, 4.15-4.16;
K’: 5.3-5.10
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