Controlo por Computador no Espaço de Estados

Ano
1
Ano lectivo
2022-2023
Código
02042761
Área Científica
Robótica, Controlo e Sistemas
Língua de Ensino
Português
Outras Línguas de Ensino
Inglês
Modo de Ensino
Presencial
Duração
Semestral
Créditos ECTS
6.0
Tipo
Obrigatória
Nível
2º Ciclo - Mestrado

Conhecimentos de Base Recomendados

Controlo Digital;  Aprendizagem Computacional Probabilística;  Processamento de Sinal 

Métodos de Ensino

Aulas teóricas com exposição detalhada, recorrendo a meios audiovisuais, dos conceitos, princípios e teorias que constituem as matérias da unidade curricular. Nestas aulas, há lugar à resolução de exercícios com participação ativa dos alunos.

Aulas laboratoriais onde os alunos aplicam os conceitos leccionados na componente teórica através da realização de trabalhos de simulação, em ambiente Matlab/Simulink, e de aplicação em processos reais. Adicionalmente, os alunos têm acesso a um conjunto vasto de problemas teórico-práticos resolvidos e outros para resolução. 

Resultados de Aprendizagem

Objetivos: Fornecer aos alunos os principais conceitos, princípios e teorias que permitem a análise e projeto de sistemas de controlo por computador usando técnicas em espaço de estados. Neste contexto inclui-se a análise e síntese de controladores com observador de estado: observador de estado para perturbações determinísticas e observador de estado, baseado em filtros ótimos estocásticos, para perturbações estocásticas.

 

A unidade curricular compreende aulas práticas para a realização de trabalhos de simulação, em ambiente Matlab/Simulink, e projecto de controladores digitais aplicados a processos reais.

 

Competências a desenvolver: Pretende-se que os alunos adquiram competências em análise e síntese, formulação e resolução de problemas, raciocínio crítico, aprendizagem autónoma e capacidade de aplicação de conceitos teóricos na resolução de problemas práticos.  

Estágio(s)

Não

Programa

MÓDULO I – Perturbações determinísticas

I. Observadores de estado. Projecto de controladores com observador de estado.

II. Modelos de perturbações determinísticas. Regulação com modelo de estado aumentado (processo e perturbação); introdução de acção integral.

III. Servocontrolo com e sem observadores; servocontrolo com acção integral: com observador de estado aumentado e por modelo interno (sem observador).

 

MÓDULO II – Perturbações estocásticas

I. Modelos estocásticos de perturbações

II. Filtros ótimos em tempo discreto: aplicações lineares (Filtro de Kalman) e aplicações não lineares (EKF, Filtro de partículas)

III. Controlo em espaço de estados com observador de estado baseado em filtros ótimos

 

MÓDULO III

I. Introdução ao projeto de controlo óptimo em espaço de estados (e.g, LQR and LQC)

Docente(s) responsável(eis)

Urbano José Carreira Nunes

Métodos de Avaliação

Avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo: 20.0%
Exame: 40.0%
Frequência: 40.0%

Bibliografia

 

• K.J. Astrom, and B. Wittenmark (1997) - Computer-Controlled Systems: Theory and Design, 3ª Ed., Prentice-Hall.

• Franklin, G.P., Powell, J., and Workman, M. (1994) - Digital Control of Dynamic Systems, 3ª Ed., Addison-Wesley.

• M. Grewal, and Angus P. Andrews (2001) - Kalman Filtering: theory and Practise using Matlab, John Wiley & Sons, Inc.

• S.M.Bozic (1979) – Digital and Kalman Filtering, Edward Arnold.

• Nunes, U. (2020) – Controlo Digital: Exercícios Resolvidos, Exemplos em Matlab/Simulink (apontamentos), DEEC-FCTUC.

• Nunes, U. (2020) – Slides das aulas teóricas de Controlo Digital e de Projeto de Controlo Digital, DEEC-FCTUC.