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Júpiter - Sistema de Graduação

Escola de Engenharia de São Carlos

Engenharia Aeronáutica

Disciplina: SAA0168 - Sistemas de Controle de Aeronaves I

Créditos Aula:	4
Créditos Trabalho:	0
Tipo:	Semestral

Objetivos

Desenvolvimento teórico/prático de sistemas de controle.

Docente(s) Responsável(eis)

	Glauco Augusto de Paula Caurin
	Jorge Henrique Bidinotto

Programa Resumido

Introdução aos Sistemas de Controle, Revisão sobre a transformação LAPLACE. Os métodos convencionais de controle (tipos de controle). Análise e projeto de sistemas de controle via métodos clássicos. Análise e projeto de sistemas de controle no espaço de estados (sistemas de uma entrada e uma saída). Exemplos de sistemas de aumento de estabilidade longitudinal e de aviões.

Programa

1. Introdução aos Sistemas de Controle: Revisão histórica;Exemplos de sistemas de controle;Superfícies de controle de vôo;Controle de malha fechada versus controle de malha aberta.2. Revisão sobre a Transformada de Laplace:Variáveis e funções complexas - teorema de Euler;Função exponencial, degrau, rampa, senoidal, transladada, pulso retangular, impulso e mudança de escala de tempo;Teoremas da Transformada de Laplace;Transformada Inversa de Laplace;Solução de equações diferenciais lineares e invariantes no tempo.3. Modelagem Matemática de Sistemas Dinâmicos:Função de transferência;Integral de convolução;Função de resposta impulsiva;Modelagem no espaço de estados;Correlação entre funções de transferência e equações no espaço de estados;Linearização de modelos;Exemplo de dinâmica longitudinal do vôo de um avião - modelagem do movimento do avião como um corpo rígido no espaço; as equações de estado do movimento do avião no espaço.4. Sistemas de controle automático:Comportamento de sistemas de controle linear;Diagrama de blocos;Funções de transferência de malha aberta;Funções de transferência de malha fechada;Controladores on-off, proporcionais, integrais, derivativos, PI, PD e PID;Exemplos de sistemas dinâmicos mecânicos, elétricos e eletrônicos, pneumáticos e hidráulicos;5. Análise da resposta em regime transitório e estacionário:Sistemas de primeira ordem;Sistemas de segunda ordem;Sistemas de ordem superior;Critério de estabilidade de Routh;Efeitos da ação de controle integral e derivativo no desempenho de sistemas;Erros estacionários em sistemas de controle com realimentação unitária;6. Análise do Lugar das Raízes:Gráfico do Lugar das Raízes;Uso de software para desenhar o Lugar das Raízes;Sistemas com realimentação negativa ou positiva;Sistemas com múltiplas realimentações;Exemplo da dinâmica longitudinal do vôo de um avião.7. Projeto de sistemas de controle pelo Método do Lugar das Raízes;Especificações de desempenho;Compensações em série e em paralelo (por realimentação);Efeitos da adição de pólos e de zeros;Compensação por avanço de fase;Compensação por atraso de fase;Compensação por avanço e atraso de fase;Compensação em paralelo (por realimentação);Exemplo da dinâmica longitudinal do vôo de um avião.8. Análise e projeto de sistemas de controle por resposta em freqüência:Diagramas de Bode;Diagramas polares;Diagramas de Nyquist;Critérios de estabilidade;Exemplo da dinâmica longitudinal do vôo de um avião.9. Análise de sistemas de controle no espaço de estados:Representação no espaço de estados em formas canônicas;Autovalores da matriz A;Não unicidade do conjunto de variáveis de estado;Transformação de função de transferência para espaço de estados;Transformação de espaço de estados para função de transferência;Solução da equação de estado invariante no tempo;Controlabilidade;Observabilidade;Exemplo da dinâmica longitudinal do vôo de um avião.10. Projeto de sistemas de controle no espaço de estados;Alocação de pólos;Determinação da matriz K;Projeto de sistema regulador;Exemplo de um sistema de aumento de estabilidade longitudinal de um avião;Projeto de um sistema seguidor;Exemplo de um sistema de controle de arfagem de um avião.

Avaliação

	Método
	Aulas expositivas teóricas, aulas práticas em Laboratório Didático e em Sala de Informática, elaboração de relatórios e listas de exercícios. Poderão ser realizadas viagens didáticas a empresas ou instituições com atividades no setor Industrial, de Automação e Controle, de Projetos e em especial no setor Aeronáutico.

	Critério
	Média ponderada maior ou igual a 5,0 (cinco) das notas obtidas em provas, relatórios e trabalhos em grupo. Avaliação: Desenvolvimento de exercícios e desafios ligados às aulas e tópicos individuais ao longo do semestre. Desenvolvimento de projeto envolvendo os conceitos de controle em uma aplicação que ilustra a sua inserção em questões e problemas de engenharia. Verificação de fundamentos através de prova individual ao final do semestre. Critério de Aprovação: Extraídos do desempenho dos alunos de forma geral ou em grupo quando da realização de projetos, exercícios, simulações, atividade em laboratório e avaliações entre outras possibilidades.

	Norma de Recuperação
	Os critérios de avaliação da recuperação devem ser similares aos aplicados durante o semestre regular do oferecimento da disciplina; 1) A nota final (MF) do aluno que realizou provas de recuperação dependerá da média do semestre (MS) e da média das provas de recuperação (MR), como segue: d) MF=5 se 5 ≤MR ≤ (10 - MS); e) MF = (MS + MR) / 2 se MR > (10 – MS) f) MF = MS se MR < 5. 2) O período de recuperação das disciplinas deve se estender do início até um mês antes do final do semestre subsequente ao da reprovação do aluno em primeira avaliação.

Bibliografia

FRANKLIN, Gene: Powel, J. David; Ernani, Abbas. Feedback Contrai of Dynamic Systems. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2006. 5ed. OGATA, Katsuhiko. Engenharia de Controle Moderno. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003, ed. Complementar DORF, Richard C.; Bishop, Robert, Sistemas de Controle Moderno. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 11 ed. KUO, Benjamin. Automatic contrai systems. Prentice Hall, 1995, 7 ed. DOEBELIM, Ernest. O. Control System: Principies and Design. John Wiley & Sons. 1985. GEROMEL, José C.; Falhares, Álvaro. Análise Linear de Sistemas Dinâmicos - Edgard Blücher. 2004. ROSKAN, J. - Flight Dynamics of Rigid and Elastic Airplanes. BABISTER, A.W. - Aircraft Stability and Contrai. BLACKELOCK, J.H. - Automatic Contrai of Aircraft and Missiles. Etkin, B.; Reid, L. D. - Dynamics of Flight - Stability and Contrai, 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc. 1996.

Requisitos

Os Requisitos variam conforme o curso para o qual ela é oferecida.

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