UnB/ENE0077 - Controle de Sistemas Dinâmicos CSD2025.2


Universidade de Brasília - UnB Departamento de Engenharia Elétrica	Prof. Adolfo Bauchspiess Control and Automation - Electrical Engineering	Lab. de Automação e Robótica e-Mail: adolfobs AT ene unb br

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Lab. Controle Dinâmico

ENE0077 - Controle de Sistemas Dinâmicos - 2025.2

Sala BT-25/15, T01 46M12 Qua-Sex 8:00- 9:50

- Provas P1: 24/9, 7:00-10:00 P2: 31/10 P3: 5/12, Ps: 12/12.

- Slides anotados, Nise - Engenharia de Sistemas de Controle, 3^a ed. (edições mais recentes só tem figuras)
Captitulo01 Captitulo02a Captitulo02b Captitulo3 Capitulo04 Capitulo5a Capitulo5b
Captitulo06 Captitulo07 Captitulo08 Captitulo09a Capitulo09b
Captitulo10a Capitulo10b Captitulo11

- Notas de Aula:
As notas de aula, são um suporte didático às aulas presenciais (memória do conteúdo abordado). Não substituem o livro texto.
(O mais importante é "aprender a aprender". Um bom profissional se adapta às novas tecnologias! Se tiver uma boa base : ).

    CSD1-Introdução
    CSD2-Modelagem
    CSD3-Linearizacao
    CSD4-RespostaNoTempo
    CSD5-AlgebraBlocos

    CSD6-MAxMF_TipoEss
    CSD7-Estabilidade
    CSD8-LGR
    CSD9-Projeto_LGR

CSD10-RespFreq
CSD11-ProjetoW

Extras: Regras_LGR Sims_CSD    Liq2.avi    Ex_Cap3-4 Ex_Cap9 especific_t2s.m

- Algumas Provas Anteriores
   CSD: 2025/1: rP1 rP2 rP3 2024/2: rP1 rP2 rP3 2024/1: rP1 rP2 rP3 2023/2:
             rP1 rP2 rP3 2019/1: rP1 rP2 rP3 2019/2: rP1 rP2 rP3
   ADL: 2007/2: rP1 rP2 2004/2: rP1 rP2
   CDin: 2018/2: rP1 rP2 2018/1: rP1 rP2 2017/2: rP1 rP2

- Listas de Exercícios:
    Haverá 3 Listas de Exercícios, Li, i=1,2,3, cada uma composta de questões discursivas, Ldi, a serem entregues no dia da prova.

   O maior benefício das listas é auxiliar nas provas, assim só serão aceitas até o dia da respectiva prova.
*(A média dos alunos que entregam as listas é, típicamente, mais de um ponto acima, da média dos alunos que não a entregam.)

   O objetivo das listas é abordar os assuntos vistos em sala. De uma edição para outra do Nise podem haver inclusões/alterações de exercícios.
   Para efeitos de preparação para as provas e pontuação das listas na menção final
   consideram-se os exercícios do Nise, 8a Ed. (disponível via https://consulta.bce.unb.br/acervo/5248202).

   1a Lista de Exercícios, L1

      Cap2: 7, 9, 17, 21, 22, 25, 26, 30, 33, 37
      Cap4: 3, 6, 17, 18, 21, 40
          Cap5: 2, 3, 7, 8, 11, 13, 19, 52, 53

   2a Lista (atualizada Nise 8ed.) de Exercícios, L2
          Cap6: 3, 7, 14, 19, 26, 48
          Cap7: 1, 3, 9, 10, 18, 27, 28, 39
        Cap8: 1, 2, 3, 4, 8, 13, 16, 18, 21, 27
          Cap9: 1, 6, 10, 16, 20, 24, 25, 35

    3a Lista (atualizada Nise 8ed.) de Exercícios, L3
          Cap10: 4, 5, 8, 9, 23
          Cap11: 1, 2, 4, 5, 8

- Links Interessantes

https://ctms.engin.umich.edu/CTMS/                  Control Tutorials for MatLab - Carnegie Mellon
http://newton.ex.ac.uk/teaching/CDHW/Feedback/            Feedback and Temperature Control - University of Exeter
http://www.elli.ruhr-uni-bochum.de/virt.html.en                   Virtual and Remote Labs - Ruhr-University Bochum
http://techteach.no/publications/control_system_toolbox/ Tutorial for Control System Toolbox for Matlab by Finn Haugen, TechTeach

Plano de Ensino

1.   EMENTA

    Modelagem de sistemas dinâmicos.
    Diagrama de blocos.
    Estabilidade.
    Especificação do projeto de controle.
    Análise por lugar geométrico das raízes.
    Projeto de controle por lugar geométrico das raízes.
    Análise por resposta em frequência.
    Projeto de controle por resposta em frequência.

2.   PROGRAMA

Modelagem de sistemas dinâmicos
- Modelagem de circuitos elétricos, sistemas mecânicos e eletromecânicos;
- Linearização em ponto de operação;
- Função de transferência;
- Análise da resposta ao degrau de sistemas de 1ª e 2ª ordem.

Diagramas de blocos
- Representação gráfica das equações do sistema;
- Álgebra de diagramas de blocos.

Estabilidade
- Definição de estabilidade;
- Critério de Routh-Hurwitz.

Erros de estado estacionário
- Erros de estado estacionário de sistemas com retroação unitária;
- Constantes de erro estático e tipo do sistema;
- Erros de estado estacionário devido a perturbações;
- Erros de estado estacionário de sistemas com retroação não unitária.

Técnicas do lugar geométrico das raízes
- Definição do lugar geométrico das raízes;
- Propriedades e esboço do lugar geométrico das raízes;
- Projeto da resposta dinâmica;
- Casos especiais do lugar geométrico das raízes.

Projeto por intermédio do lugar geométrico das raízes
- Compensação em série para ajuste do erro de estado estacionário e da resposta transitória: projeto de compensadores em avanço, atraso, avanço-atraso e PID;
- Realização física da compensação.

Técnicas de resposta em frequência
- Conceito de resposta em frequência;
- Diagramas de Bode: aproximações assintóticas;
- Estabilidade via critério de Nyquist;
- Margem de ganho e margem de fase;
- Relação entre resposta transitória e resposta em frequência;
- Relação entre respostas em frequência a malha aberta e a malha fechada;
- Características de erro do estado estacionário a partir da resposta de frequência;
- Sistemas com atraso.

Projeto por intermédio da resposta de frequência
- Resposta transitória por intermédio do ajuste de ganho;
- Projeto de compensadores em avanço, atraso, avanço-atraso e PID.

Métodos empíricos de sintonia de controladores
- Ziegler-Nichols.

3. BIBLIOGRAFIA

    [1] NISE, Norman S.: Engenharia de Sistemas de Controle, 8ª Edição. LTC, 2023.
    [2] OGATA, Katsuhiko.: Engenharia de Controle Moderno, 5ª Edição. Pearson, 2010.
    [3] DORF, Richard C.; BISHOP, R.H.: Sistemas de Controle Moderno, 13ª Edição, LTC, 2018.
    [4] FRANKLIN, G.F.; POWELL, J.D. and EMAMI-NAEINI, A.: Sistemas de Controle para Engenharia, 6a. ed., Bookman, 2013.
    [5] MATLAB - Control System Toolbox, MathWorks®.

4. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO

· A Média das Provas é dada por MP = (P1 + P2 + P3)/3.

        - As provas deverão ser feitas a caneta (se utilizar lápis não apagar, pois o carpete do auditório não é próprio para tal limpeza).
        - Questões da prova em folha solta. Folha de Respostas/Folhas de Desenvolvimento das Questões, grampeadas - não separar.
        - O desenvolvimento da questão é considerado na nota. Legíbilidade. Organização. O que não for claro poderá ser argüido na revisão de prova.
        - Só é permitido o uso de calculadora científica básica (Números Complexos & Funções Trigonométricas - praticar antes da prova!)
        - Prova sem consulta - um formulário "necessário" será fornecido com a prova.
        - Trazer documento com foto, para lista de presença.
        - W.C. - antes do início da prova.

· Listas de Exercícios
Pontuação integral se, no mínimo, 75% dos exercícios propostos do Nise ou do Ogata tiverem sido resolvidos.

Cada lista vale até 0,1 pontos da média final. max(ML) = 0,3.

. Média Final: MF = MP + ML.

· Não há substituição de provas individuais.

- Para todos os casos de "força maior" (incluindo atestado médico), bem como MF < 5,0, haverá uma Prova Substitutiva, Ps, sobre toda a matéria do semestre.
Ps substitui a menor nota entre P1, P2 e P3 (caso Ps seja maior que a menor nota). Ps também poderá ser feita para melhorar a menção.

Cronograma de Atividades

Data	#	Slides Aula	Conteúdo Programático
20/8	1	CSD1 Nise 1.1-1.4	- Plano de ensino - Introdução: MA x MF, Industria 4.0, M.Vapor
22/8	2	CSD1 Nise 1.5-1.7	Conceitos: Sistema Dinâmico: "Memória", Armazenadores de Energia Controlador => Processa Informação, Atuador => Fornece Energia Perturbações e ruídos agem em qualquer ponto => são refletidas em u
27/8	3	CSD2 Nise 2.1-2.5	- Modelagem por impedância - Circuitos Elétricos. Amp. Op. (Exercício: Circuito 2a ordem com 3 Capacitores) - Modelagem por impedância de sistemas Mecânicos em Translação
29/8	4	CSD2 Nise 2.6-2.8	... sistemas rotacionais, engrenagens, motor CC
3/9	5	CSD3 Nise 2.11	- Linearização: Conceitos, Exemplos, - Linearização de Processo de Nível de Líquido Turbulento
5/9	6	CSD3	- Simulink: Grandes sinais, P.O., pequenos sinais - Linearização Pêndulo, Levitação Magnética
10/9	7	CSD4 Nise 4.1-4.8	- Resposta no Tempo ... fase não-mínima, (s+p)ⁿ
12/9	8	CSD5 Nise 5.1-	- Redução de Subsistemas Múltiplos - Álgebra de Blocos
17/9	9	CSD5 Nise 5.5-5.6	- Regra de Mason
19/9	10	Ex_Cap3-4	- Aula de Exercícios Dúvidas, Exercícios do Nise/Lista
22/9		CSD1 a 5	- Aula de Exercícios no Teams (CSD2025.2) 18:30-20:30 Provas Anteriores
24/9	11	CSD1-5 Nise 1,2,4,5	P1CSD225 7:00-10:00 - Água, WC, etc (antes da prova) - Documento com foto (para a lista de presença) - Celular desligado na mochila, mochila na frente da sala - Apenas calculadora simples, só operações trigonom. e complexos - Individual, sem consulta, formulário disponível na prova - LEx1 -> aprender3.unb.br até 23:23 24/9/25
26/9	12	CSD6 Nise 7.1-7.4	- Erro em Regime Permanente, Tipos de Sistema - Semana Universitária - PIBIC FT -> Abono de Falta
1/10	13	CSD6 Nise 7.5-7.6	- Erro à perturbações, Realimentação não unitária
3/10	14	CSD7 Nise 6.1-6.4	- Estabilidade
8/10	15	CSD8 Nise 8.4-8.7	- LGR - Introdução, Definições - Regras 1 a 4
10/10	16	CSD8 Nise 8.8-8.9	- LGR - Regras 5 a 7 Exemplos
15/10	17	CSD8 Nise 8.8-8.9	- LGR^-, Sistemas de Fase não-mínima, Saturação
17/10	18	CSD9 Nise 9.1-9.4	- Projeto_LGR: PI, PD
22/10	19	CSD9 Nise 4.1-9.6	- Projeto_LGR: Avanço, Atraso, PID
24/10	20	CSD9	- Projeto Empírico - 1o e 2o Método de Ziegler-Nichols
29/10	21	CSD6 - 9 Nise 6 - 9	- Aula de exercícios Cap9 - Projeto LGR
31/10	22	CSD6 - 9 Nise 6 - 9	P2CSD225 7:00-10:00 CSD6-CSD9
5/11			Semana Universitária
7/11			Semana Universitária
12/11	23	CSD10 Nise 10.1-10.5	- CSD10 - Resposta em Frequência
14/11	24	CSD10 Nise10.1-10.5	- Critério de Estabilidade de Nyquist
19/11	25	CSD10 Nise10.1-10.5	- Margem de Ganho/Margem de Fase
21/11	26	CSD11 Nise11.1-11.5	- Erro em regime permanente no diagrama de Bode
26/11	27	CSD11 Nise11.1-11.5	- Projeto de controle no domínio em Frequência
28/11	28	CSD11 Nise11.1-11.5	- Projeto de controle no domínio em Frequência
3/12	29	CSD10-11 Nise 10-11	- Aula de exercícios
5/12	30	CSD10-11 Nise10-11	P3CSD225 7:00-10:00
10/12	31		- Revisão P3
12/12	32	CSD1-11 Nise1-11 (-3)	PsCSD225 8:00-11:00

Last Updated: 5 Set 2025