O objetivo deste curso é apresentar o assunto de Controle a Tempo Discreto para sistemas lineares e invariantes no tempo. São apresentadas técnicas para lidar com implementação de controladores por computador, requerendo a consideração da discretização do tempo inerente aos seu uso. A importância dos conhecimentos apresentados nesse curso se justifica pela onipresença de controladores digitais em aplicações atualmente.
O curso é dividido em 4 módulos, resumidamente:
1) Apresentação de modelos para sistemas operando a tempo discreto e critérios para avaliar sua estabilidade.
2) Formas de discretizar aproximadamente uma função de transferência a tempo contínuo e estimação do efeito da discretização na resposta do sistema.
3) Projeto do controlador diretamente em tempo discreto, usando duas abordagens: resposta em frequência e Lugar Geométrico das Raízes (LGR).
4) Projeto do controlador diretamente em tempo discreto, usando o espaço de estados.
Ao longo do curso, ferramentas computacionais de projeto de controladores auxiliado por computador são usadas para ilustrar a aplicação das técnicas através de exemplos. Apesar de ser possível concluir o curso prescindindo dessas ferramentas, seu uso é recomendado por dois motivos: facilidade de realizar as operações mais tediosas, liberando mais tempo para focar no conteúdo, e aproximação com o que é feito na prática de projetos no âmbito de atuação do(a) profissional.
Ao final desse curso, o(a) aluno(a) deve ser capaz de adaptar criteriosamente um projeto de controlador feito a tempo contínuo para aplicação em sistemas controlador por computador digital e projetar diretamente um controlador a tempo discreto para o mesmo uso.
Neste módulo você aprenderá a modelar sistemas dinâmicos a tempo discreto por meio de Equações a Diferenças. Em seguida, uma ferramenta para facilitar a análise de sistemas a tempo discreto, a chada transformada Z será apresentada, juntamente com suas propriedades. Com isso, você estará apto a determinar uma função de transferência para o sistema a tempo discreto, podendo analisá-lo de maneira mais simples do que por meio da solução direta da Equação a Diferenças para uma determinada entrada. Por fim, será definida a estabilidade de um sistema a tempo discreto e você aprenderá como ela pode ser verificada e usará três critérios para avaliá-la: os critérios de Nyquist, de Routh-Hurwitz com mapeamento bilinear e de Jury.
What's included
11 videos2 readings10 assignments
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11 videos•Total 92 minutes
Boas vindas!•3 minutes
Por que estudar controle a tempo discreto?•7 minutes
Equações a diferenças•8 minutes
Transformada Z•8 minutes
Algumas propriedades da Transformada Z•12 minutes
Função de transferência de um sistema a tempo discreto•9 minutes
Obtendo o sinal no domínio do tempo: Transformada Z inversa•13 minutes
Estabilidade de sistemas a tempo discreto•7 minutes
Critério de Nyquist•6 minutes
Critério de Routh-Hurwitz•9 minutes
Critério de Jury•10 minutes
2 readings•Total 11 minutes
Alguns sinais e suas respectivas transformadas Z•1 minute
Introdução ao MATLAB•10 minutes
10 assignments•Total 157 minutes
Controle por computador•2 minutes
Equações a diferenças•30 minutes
Transformada Z•10 minutes
Usando propriedades da transformada Z•3 minutes
Obtendo a função de transferência•30 minutes
Obtendo o sinal no domínio do tempo•10 minutes
Estabilidade de sistemas a tempo discreto•1 minute
Avaliando estabilidade com o critério de Nyquist•1 minute
Estabilidade em termos de ganho•30 minutes
Prova 1•40 minutes
Amostragem de sistemas a tempo contínuo e equivalentes discretos
Module 2•3 hours to complete
Module details
Neste módulo você aprenderá a determinar os efeitos de se amostrar um sinal a tempo discreto, em particular aprenderá que frequência de amostragem mínima se deve usar para poder reconstruir com fidelidade o sinal a tempo contínuo. Também aprenderá a determinar os efeitos de se amostrar um sinal na resposta temporal. Em seguida, você aprenderá a determinar funções de transferência a tempo discreto cuja resposta aproxime a resposta de funções de transferência a tempo contínuo nos instantes de amostragem de três maneiras diferentes: aproximação de integrais, casamento de zeros e polos, e Segurador de Ordem Zero.
What's included
9 videos7 assignments
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9 videos•Total 43 minutes
Por que estudar amostragem de sistemas a tempo contínuo?•3 minutes
Amostrador Impulsivo•4 minutes
Espectro do sinal amostrado•5 minutes
Segurador•3 minutes
Efeito do controle por computador•7 minutes
Equivalentes por aproximação de integrais•9 minutes
Fenômeno de "warping" e equivalente com "pre-warping"•6 minutes
Mapeamento de zeros e polos•3 minutes
Equivalente via segurador de ordem zero•4 minutes
7 assignments•Total 107 minutes
Seleção de frequência de amostragem•1 minute
Segurador de ordem zero•20 minutes
Equivalentes via aproximações de integrais•5 minutes
Fenômeno de "warping"•30 minutes
Equivalente por mapeamento de polos e zeros•3 minutes
Equivalente via ZOH•3 minutes
Prova 2•45 minutes
Controle direto digital: domínio da frequência e plano Z
Module 3•2 hours to complete
Module details
Neste módulo você aprenderá a determinar a resposta em frequência de um sistema amostrado. Com isso, serão traduzidos critérios de desempenho no domínio tempo em malha fechada para o domínio da frequência em malha aberta, permitindo o uso da resposta em frequência para projeto de leis de controle para atingir requisitos de tempo de resposta, sobressinal e erro em regime estacionário. Você aprenderá a projetar compensadores de avanço e atraso de fase usando a resposta em frequência.
Além disso, você aprenderá a determinar que lugares do plano complexo as raízes de malha fechada podem ocupar quando se varia um ganho positivo em cascata com o sistema com realimentação negativa unitária. Usando esse conhecimento e as relacionando as posições dos polos de malha fechada com o desempenho associado no domínio do tempo, você aprenderá a projetar compensadores de avanço e atraso de fase usando a o Lugar Geométrico das Raízes da função de transferência em malha aberta.
What's included
10 videos3 assignments
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10 videos•Total 75 minutes
Por que projetar controladores a tempo discreto?•2 minutes
Resposta em frequência de sistema discretizado com ZOH•4 minutes
Critérios para projeto usando a resposta em frequência•5 minutes
Projeto de compensador de avanço de fase para atender sobressinal e tempo de resposta desejados•9 minutes
Erro em regime estacionário e compensador de atraso de fase•7 minutes
Especificação de requisitos em tempo discreto: Z-grid•11 minutes
O Lugar Geométrico das Raízes (LGR) de sistemas a tempo discreto•13 minutes
Polos dominantes a tempo discreto•2 minutes
Projeto de compensador de avanço de fase usando o LGR•15 minutes
Projeto de compensador de atraso de fase usando o LGR•7 minutes
3 assignments•Total 75 minutes
Emulação versus projeto direto digital•30 minutes
Projeto de controlador a tempo discreto usando a resposta em frequência•20 minutes
Projeto de controlador a tempo discreto usando o LGR•25 minutes
Controle direto digital: espaço de estados
Module 4•2 hours to complete
Module details
Neste módulo você aprenderá a obter realizações no espaço de estados à partir da função de transferência a tempo discreto do sistema, com particular enfoque na realização canônica controlável. Você aprenderá a projetar um controlador por realimentação de estado completo a fim de alocar os autovalores da matriz de estado de malha fechada nas posições desejadas e a determinar um ganho de pré-filtro para que a saída do sistema em malha fechada siga um comando degrau sem erro em regime estacionário. Também aprenderá a projetar um observador para estimar os estados à partir apenas da saída e da entrada, permitindo usar a lei de controle de realimentação de estado completo mesmo quando não se tem acesso a medidas dos estados.
What's included
8 videos2 assignments
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8 videos•Total 67 minutes
Vantagens do controle no espaço de estados•2 minutes
Realizações de funções de transferência a tempo discreto•8 minutes
Obtendo a função de transferência à partir do modelo no espaço de estados: relação entre polos e autovalores•3 minutes
Forma canônica controlável•10 minutes
Proposta de lei de controle linear: realimentação de estado completo•24 minutes
Introdução de ação integral•6 minutes
O que fazer se não tivermos disponíveis leituras dos estados?•13 minutes
Fim do curso!•2 minutes
2 assignments•Total 55 minutes
Realizações de funções de transferência•20 minutes
Projeto de controlador a tempo discreto usando o espaço de estados•35 minutes
Criado em 1950, o ITA é o instituto de ensino superior do Comando da Aeronáutica (COMAER), localizado no Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Mantém cursos de graduação em engenharia (Aeronáutica, Civil-Aeronáutica, Eletrônica, Mecânica-Aeronáutica, Engenharia de Computação, Aeroespacial), especialização, extensão e pós-graduação stricto sensu (Mestrado, Mestrado Profissionalizante e Doutorado).
When will I have access to the lectures and assignments?
To access the course materials, assignments and to earn a Certificate, you will need to purchase the Certificate experience when you enroll in a course. You can try a Free Trial instead, or apply for Financial Aid. The course may offer 'Full Course, No Certificate' instead. This option lets you see all course materials, submit required assessments, and get a final grade. This also means that you will not be able to purchase a Certificate experience.
What will I get if I subscribe to this Specialization?
When you enroll in the course, you get access to all of the courses in the Specialization, and you earn a certificate when you complete the work. Your electronic Certificate will be added to your Accomplishments page - from there, you can print your Certificate or add it to your LinkedIn profile.
Is financial aid available?
Yes. In select learning programs, you can apply for financial aid or a scholarship if you can’t afford the enrollment fee. If fin aid or scholarship is available for your learning program selection, you’ll find a link to apply on the description page.