Disciplina Curricular
Sistemas de Controlo Distribuído em Tempo Real SCDTR
Mestrado Bolonha em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - MEEC 2021
Contextos
Grupo: MEEC 2021 > 2º Ciclo > Opções Livres > Áreas Secundárias > Área Secundária - Controlo, Robótica e Inteligência Artificial
Período:
Grupo: MEEC 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Áreas de Especialização Principais > Área de Especialização Principal de Controlo, Robótica e Inteligência Artificial > Robótica
Período:
Grupo: MEEC 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Áreas de Especialização Principais > Área de Especialização Principal de Controlo, Robótica e Inteligência Artificial > Controlo
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
Recomendados - Teoria de Controlo, Arquitectura de Computadores, Programação em C. Opcionais: Algoritmos, Optimização, Redes de Comunicação, Programação de Sistemas
Objectivos
O objectivo do curso é introduzir os conceitos e ferramentas necessários para o projeto, análise e implementação de sistemas de tempo-real para o controlo em ambientes distribuídos, nomeadamente: 1) diferentes componentes, arquitecturas e tipos de sistemas de controlo distribuído 2) formas de modelação e formulação de problemas de controlo distribuído 3) ferramentas para implementação soluções de controlo distribuído em tempo real baseadas em PC's e micro-controladores com a linguagem de programação C++. A consolidação dos conhecimentos é obtida através da execução de um projecto prático num sistema de controlo distribuído em tempo-real, onde os estudantes terão que montar os dispositivos da rede de controlo, modelar o sistema, formular objectivos de controlo, desenvolver controladores, distribuir o cálculo pelos diferentes nós de controlo, coordenar as comunicações entre os nós, planear experiências para comparar abordagens alternativas, e obter dados para reportar os resultados.
Programa
Os seguintes tópicos são abordados durante o curso: 1) Introdução aos sistemas de controlo distribuído em tempo-real: definições, arquitecturas e tipos. Hardware para controlo, computação e comunicações em sistemas de controlo distribuído. 2) A linguagem de programação C++. Programação de micro-controladores com restrições de computação e memória. 3) Introdução ao sistemas controlados por computador. Controladores de Malha Directa e de Realimentação. Controladores PID, métodos de anti-windup e o algoritmo de velocidade. Discretização de controladores de tempo contínuo. 4) Comunicações para controlo em tempo-real. Redes locais de controlo. Exemplos de redes de tempo-real em controlo e automação, p.ex. o CAN BUS. 5) Programação de sistemas concorrentes e multitarefa em tempo real. 6) Formulação de problemas de controlo óptimo. 7) Alguns algoritmos de coordenação e de optimização em sistemas de controlo distribuído: p.ex. compensação de perturbação acessível e o algoritmo de consensus.
Metodologia de avaliação
50% de avaliação continua/50% de avaliação não continua
Componente de Competências Transversais
Este é um curso baseado em projecto pelo que envolve uma forte componente de competências transversais, em particular as desenvolvidas no âmbito de trabalho em grupo (competências interpessoais). Durante as sessões de laboratório existem com frequência apresentações orais de progresso, para as quais são dados imediatamente comentários para melhoria do projecto. Existem duas demonstrações formais do projecto durante o período com limite de tempo, onde os alunos podem desenvolver as capacidades de expressão oral e gestão de tempo. Os alunos têm que elaborar um relatório técnico no final do projecto, cuja estrutura é sugerida, para que possam desenvolver de forma mais directa as capacidades de expressão escrita. Os relatórios técnicos são feitos em grupo com a contribuição de todos os elementos. A autoria de cada parte do relatório tem que ser indicada explicitamente no relatório. Esta componente tem um peso de 10%.
Componente Laboratorial
As sessões de laboratório servem para apoiar os alunos na execução do projecto. Durante as sessões os alunos recebem informação e indicações para: i) montar o aparato experimental do projecto, ii) ganhar experiencia na utilização das ferramentas de software e hardware para sistemas de tempo real, iii) aprender a programar e resolver problemas em sistemas concorrentes de tempo real, iv) utilizar o micro-controlador com ligação a sensores, actuadores, periféricos de comunicação, e PC's, v) programar sistemas de redes de comunicações de tempo real para controlo, e vi) adquirir dados para monitorização e diagnóstico.
Componente de Programação e Computação
N/A
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.