Supervisão de Bioprocessos

Conhecimentos de Base Recomendados

Álgebra, Análise matemática, Métodos numéricos para resolver sistemas de equações diferencias ordinárias, modelação matemática da dinâmica de sistemas, otimização, programação e simulação numérica.

Métodos de Ensino

Nas aulas são apresentados os conceitos, definições e formulações necessários para aplicar metodologias de modelação e análise do comportamento dinâmico de processos, de projeto e análise de sistemas de controlo. A aplicação das metodologias é demonstrada através de exemplos, com o suporte da simulação numérica nas linguagens de programação GNU Octave / Matlab / Mathematica.

Resultados de Aprendizagem

Compreensão dos mecanismos de realimentação (feedback) e de antecipação (feedforward) e da sua disseminação em sistemas de natureza diversa. Formulação e aplicação de modelos matemáticos para identificar e caracterizar o comportamento dinâmico de um bioprocesso tendo em vista o seu controlo. Metodologias de projeto e análise de sistemas de controlo. Conhecimento de conceitos e metodologias para a supervisão de bioprocessos. Competências a desenvolver: Capacidade de análise e síntese; Habilidade para resolver problemas; Conhecimentos de programação e simulação numérica; Capacidade para em trabalhar autonomamente e em grupo; Capacidade de raciocínio crítico; Preocupação pela qualidade; Capacidade de aplicação do conhecimento.

Estágio(s)

Não

Programa

Monitorização e supervisão de bioprocessos - motivação e requisitos.  Instrumentação on-line e off-line para a monitorização e controlo de bioprocessos. Caracterização e análise da dinâmica de bioprocessos. Modelação matemática de bioprocessos de operação descontínua, semi-descontínua e contínua. Controlo baseado no PID, controlo ótimo e controlo avançado baseado  num modelo. Formulação de otimização dinâmica para controlo preditivo não linear de bioprocessos. Estimativa em linha de  variáveis de estado para a supervisão de bioprocessos. Aplicações típicas de sistemas de controlo em bioprocessos.

Métodos de Avaliação

Avaliação
Projecto: 35.0%
Exame: 65.0%

Bibliografia

Aström, K. J.; Hägglund, T. Automatic Tuning of PID Controllers.  Instrument Society of America, Research Triangle Park, NC, 1988.

Bequette, B. W. Process Dynamics: Modeling, Analysis and Simulation.  Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1998.

Pérez, P. A. L.; López, R. A.; Femat, R. Control in Bioprocessing:  Modeling, Estimation and the Use of Soft Sensors. 1st ed.,   John  Wiley & Sons, Croydon, UK, 2020.

Seborg, D. E.; Edgar, T. F.; Mellichamp, D. A.; Doyle III, F. J.  Process Dynamics and Control. 4th ed.,  John Wiley & Sons, Hoboken,  NJ, 2016.

Stephanopoulos G. Chemical Process Control: An Introduction to  Theory and Practice. Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ,  1984.