Disciplina Curricular
Controlo Avançado de Processos CAP
Mestrado Bolonha em Engenharia em Recursos Energéticos - MEP
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
O programa desta unidade curricular parte do pressuposto que os alunos que a irão frequentar já tenham tido aprovação nas unidades curriculares de" Modelação e Simulação" da Licenciatura em Engenharia Química, e de "Controlo de Processos Químicos" do Mestrado em Engenharia Química ou numa unidade curricular de controlo clássico equivalente de outro curso.
Objectivos
No final desta unidade curricular os alunos terão adquirido competências para a utilização de técnicas avançadas de modelação e simulação dinâmica de sistemas, controlo multivariável e controlo preditivo baseado em modelos (MPC), que constituem as bases para o projeto e implementação de sistemas de controlo avançado em processos industriais. No final do curso os alunos deverão ser capazes de identificar oportunidades para o uso de técnicas de controlo avançado baseadas em modelos, bem como desenvolver sistemas de controlo avançado para processos em unidades industriais reais, bem como avaliar o seu desempenho e robustez. Outro objectivo é conseguir que os alunos desenvolvam competências de análise, projeto e implementação de sistemas de controlo avançado usando “packages” de software comerciais. Em particular são usados o MATLAB® com as aplicações SIMULINK, Control System Toolbox, System Identification Toolbox e Model Predictive Control Toolbox.
Programa
1. Incentivos para o controlo de processos industriais multivariáveis: objectivos de controlo, quais as variáveis a controlar e a medir. 2. Modelos dinâmicos de sistemas contínuos: não lineares e lineares. Modelos lineares: espaço de estados e funções de transferência. Conversão entre diferentes modelos. Identificação de modelos de sistemas. 3. Revisão do projeto e sintonização de sistemas de controlo convencional PID: análise de estabilidade; método de síntese directa; método do controlador com Modelo Interno (IMC); análise das respostas às frequências. 4. Melhorias no controlo convencional PID: controlo em cascata, controlo directo, controlo por razão, e controlo inferencial. 5. Sistemas de controlo em aneis múltiplos e multivariável (MIMO). Desacopladores. 6. Modelos dinâmicos discretos no tempo. Transformada-Z. Introdução aos sistemas de controlo digitais. PID digital. 7. Controlo preditivo baseado em modelos (MPC) para sistemas SISO e MIMO. DMC-Controlo por Matriz Dinâmica.
Metodologia de avaliação
Esta UC tem 100% de avaliação contínua e envolve as seguintes componentes de avaliação: Individual: 2 mini-testes realizados em aula com utilização da aplicação Matlab®/Simulink e Control System Toolbox + 2 pequenos desafios tipo TPCs realizados fora das aulas como trabalho autónomo (20%); Grupos aleatórios de 2 alunos (ou individual): pequeno projeto realizado ao longo do semestre com 2 fases de entrega dos respetivos relatórios, para o projeto e implementação de sistemas de controlo multivariável avançado numa unidade industrial multivariável (65%); Individual: apresentação oral na forma de um pequeno seminário de 20 minutos, para uma audiência que inclui dois convidados externos no papel do "Director da fábrica" e do "Eng. responsável pela instrumentação", repartida entre os elementos do grupo, seguida de 15 minutos de discussão. A ideia destes seminários é “simular” um “ambiente mais realista e mais profissional” na indústria, no qual as apresentações orais se vão enquadrar (15%).
Componente de Competências Transversais
Tendo em conta o conjunto de metodologias de ensino e as várias componentes de avaliação muito diversificadas desta UC, estima-se que a componente de competências transversais representa cerca de 30% da avaliação da UC através das seguintes competências: pensamento crítico e inovador com ênfase para a compreensão, criatividade e inovação nas abordagens à resolução de problemas; competências interpessoais, incluindo trabalho em equipa, competências de comunicação e apresentações orais; competências intrapessoais como a auto disciplina, entusiasmo, perseverança e automotivação; cidadania global relacionada com tolerância, abertura, respeito pela diversidade e compreensão intercultural; literacia da informação e dos media incluindo a capacidade para localizar e aceder a informação.Contribui com cerca de 10% para a avaliação global.
Componente Laboratorial
Todas as aulas funcionam no Laboratório de Tecnologias Informáticas do DEQ (LTI) na Torre Sul com 1 a 2 alunos por computador, sob a forma de 2 aulas Teórico-Práticas de 2 h por semana. As aulas são do tipo “hands-on” com a utilização de computadores pelos alunos para a realização de exercícios tipo tutorial ou casos de estudo para aplicação dos conceitos e metodologias apresentadas e discutidas na aula. Durante o período de aulas são realizadas duas visitas de estudo a empresas industriais para que os alunos tomem contacto com os processos, equipamentos e instrumentos industriais reais, e com a utilização real de metodologias de controlo avançado na indústria química Portuguesa.
Componente de Programação e Computação
Utilização hands-on nas aulas e fora das aulas do software MATLAB®/Simulink e das Toolboxes: Control System Toolbox, System Identification Toolbox e Model Predictive Control Toolbox (disponível no LTI). Esta UC tem uma forte componente de programação e computação que é utilizada em cerca de 85% das horas de contacto nas aulas e das horas totais de trabalho autónomo.
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação todo o aluno deve divulgar qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo o aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.