Disciplina
Simulação de Sistemas Dinâmicos
Área
Área Científica de Engenharia de Processos e Projecto > Engenharia de Processos e Sistemas Químicos
Activa nos planos curriculares
LEBiol 2021 > LEBiol 2021 > 1º Ciclo > Pré-Major > Simulação de Sistemas Dinâmicos
LEQ 2021 > LEQ 2021 > 1º Ciclo > Pré-Major > Simulação de Sistemas Dinâmicos
Nível
Esta unidade curricular tem uma avaliação 100% contínua ao longo do período que envolve as seguintes componentes de avaliação: Um relatório escrito sobre o projeto desenvolvido durante o período - 25% Desenvolvimento de um modelo dinâmico para um sistema específico e comparação entre as diferentes abordagens - 50% Desenvolvimento de um modelo baseado em funções de transferência para um processo desconhecido - 25%
Tipo
Não Estruturante
Regime
Semestral
Carga Horária
1º Semestre
2.0 h/semana
56.0 h/semestre
Objectivos
Dotar os alunos de uma sólida preparação fundamental em análise, modelação e simulação de sistemas que funcionam num regime dinâmico. É também um objetivo fornecer aos alunos uma abordagem prática, utilizando diferentes ferramentas e metodologias, que vão desde o software de utilização comum e especializado para a solução de modelos baseados em equações diferenciais, até à utilização de modelos baseados em funções de transferência. No final do curso, os alunos devem ser capazes de desenvolver e interpretar modelos e simuladores para sistemas dinâmicos utilizando uma variedade de ferramentas, compreendendo as vantagens e limitações das diferentes ferramentas e abordagens.
Programa
Introdução à Dinâmica do Sistema - revisão da descrição de sistemas dinâmicos utilizando o conjunto de balanços. Escrita de balanços para processos representativos. Revisão da utilização de métodos numéricos para resolver as equações do modelo. Utilização de software de uso geral, como folhas de cálculo, para resolver equações diferenciais e análise das soluções. A distinção entre sistemas de equações diferenciais bem-comportadas e sistemas rígidos. Utilização de software especializado, MatLab, para resolver equações diferenciais e comparação com a solução utilizando software de uso geral. Introdução ao conceito de função de transferência e racional associado - uma breve introdução à Transformada de Laplace. Linearização. Determinação de funções de transferência a partir de equações e experimentalmente. Comparação da descrição utilizando funções de transferência com o comportamento real que pode ser descrito por modelos baseados em balanços. Será dada ênfase aos sistemas não lineares.
Metodologia de avaliação
Esta unidade curricular tem uma avaliação 100% contínua ao longo do período que envolve as seguintes componentes de avaliação: Um relatório escrito sobre o projeto desenvolvido durante o período - 25% Desenvolvimento de um modelo dinâmico para um sistema específico e comparação entre as diferentes abordagens - 50% Desenvolvimento de um modelo baseado em funções de transferência para um processo desconhecido - 25%
Pré-requisitos
Não há
Componente Laboratorial
Neste momento não existem laboratórios específicos para esta UC mas, sempre que possível, os alunos utilizarão sistemas experimentais (físicos) durante o desenvolvimento do projeto e dos modelos.
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 o aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntar sobre toda a avaliação.
Componente de Programação e Computação
Este é um curso de 1º ciclo que envolve uma extensa componente de computação. Para a avaliação, os alunos têm de desenvolver modelos numéricos para sistemas dinâmicos recorrendo a ferramentas computacionais de uso-comum ou a software especializado como o Matlab. Os sistemas envolvidos são sempre não lineares, o que implica um certo grau de programação mesmo no MatLab/Simulink. As aulas onde os alunos utilizam software, incluindo o Matlab/Simulink, envolverão sempre uma abordagem eminentemente prática, e têm lugar no Laboratório de Tecnologias de Informação do Departamento de Engenharia Química ou utilizando os computadores portáteis dos próprios alunos.
Componente de Competências Transversais
Os alunos desenvolvem os projetos em pequenos grupos (normalmente 2 alunos por grupo), o que lhes permite melhorar suas competências intra- e interpessoais. O projeto está sujeito a uma apresentação pública ou discussão e a um relatório escrito, trabalhando as competências de comunicação oral e escrita. Também permite desenvolver a literacia de informação através do uso de ferramentas e aplicações informáticas no relatório escrito e na apresentação oral. O trabalho no projeto requer o desenvolvimento do pensamento crítico para a construção de um modelo numérico que permita a simulação do sistema dinâmico. Também requer competências criativas para restruturar conhecimentos adquiridos previamente noutras UCs, de forma a construir um modelo computacional do simulador do processo dinâmico em estudo.
Bibliografia
Principal
D.E. Seborg, T.F. Edgar, D.A. Mellichamp, F.J. Doyle
Computational Techniques for Process Simulation and Analysis Using MATLAB:
Process Modelling, Simulation, and Control for Chemical Engineers