Disciplina

Área

Área Científica de Engenharia e Arquitectura Naval > Engenharia e Arquitectura Naval

Activa nos planos curriculares

DEAEN2006 > DEAEN2006 > 3º Ciclo > Avançada > Dinâmica e Controlo de Veículos Oceânicos

Nível

Exame (70%) e projecto individual (30%)

Tipo

Não Estruturante

Regime

Semestral

Carga Horária

1º Semestre

3.0 h/semana

126.0 h/semestre

Objectivos

Aprofundar o conhecimento das propriedades dinâmicas dos navios e de outras embarcações com base na mecânica analítica e na teoria dos sistemas dinâmicos. Elaborar análises comparativas de diversas tarefas de controlo e métodos de solução e síntese.

Programa

O navio ou a embarcação como um sistema. Tópicos seleccionados de mecânica analítica. Restrições. Coordenadas generalizadas, velocidades e quase-velocidades. Modelos de navios rígidos e elásticos. Equações de Lagrange de primeira e segunda ordem. Equações de Appel. Equações de Kirchhof?Tomson?Taite. Superfícies livres como uma restrição não-holonômica. Princípios variacionais. Efeitos de memória. Formas gerais de equações de movimento de um navio ou submersível. Representação de forças hidrodinâmicas. Casos linearizáveis e não-linearizáveis. Embarcações tratadas como um sistema dinâmico abstracto. Variáveis de estado, trajectórias no espaço de estados, retratos de fase. Estabilidade do movimento: Estabilidade global e local, conjuntos de atracção, superfícies de separação. Estabilidade num intervalo de tempo finito, estabilidade prática. Objectivos de controlo. Controlo em navegação, guiamento e manobrabilidade. Controlo por alimentação directa e realimentação. Controlo e observação de sistemas. Controlo por realimentação linear de variáveis de estado: método do posicionamento dos pólos, controlo LQG e H∞. Controlo optimizado: formulação geral; tipos dos funcionais de custo, principio do máximo de Pontryagin e equação de Bellmann. Método de síntese de espaço de estados para controlo de máxima rapidez. Leis de controlo quase-optimizadas para a manobra de alteração do rumo. Revisão dos problemas de navegação e guiamento e os correspondentes métodos de solução.

Metodologia de avaliação

Exame (70%) e projecto individual (30%)

Bibliografia

Principal

Analytical Mechanics

Lurie, A. I.

2002

Springer Verlag.


Dynamics of marine craft: maneuvering and seakeeping

Lewandowski, E. M.

2004

World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.


Hydrodynamics

Lamb, H.

1968

Dover Pub.


Control System Design: An Introduction to State-Space Method

Friedland, B.

1986

McGraw-Hill Publ.Co.


Guidance and Control of OceanVehicles

Fossen, T. I.

1994

John Wiley and Sons Ltd.


Mathematical methods of classical mechanics

Arnold, V. I.

1989

Springer


Ship Motion Control

Perez, T.

2005

Springer


Optimal Control Theory: an Introduction

Kirk, D.E.

2004

Dover Publications, Mineola, N.Y.