Dinâmica e Controlo de Processos

Mestrado em Tecnologia Quimica
6 ECTS; 1º Ano, 2º Semestre, 30,0 T + 16,0 PL + 14,0 TP

Docente(s)
- José Manuel Quelhas Antunes
- Paulo Manuel Machado Coelho

Pré-requisitos
Não aplicável.

Objetivos
Desenvolvimento de competências de modelação matemática, análise do comportamento dinâmico e controlo automático de processos químicos. Competências no projecto de sistemas de controlo clássicos, assumindo processos lineares ou linearizáveis, e na análise de estabilidade e de desempenho.

Programa
1 - Introdução: Motivações; Transformadas de Laplace; Álgebra dos números complexos; Matlab/Simulink.
2 - Modelação e simulação matemática de processos: Princípios gerais das leis de conservação; Fenómenos de transporte e reação; Exemplos de modelos matemáticos de processos químicos e sua simulação.
3- Comportamento dinâmico de sistemas: Sistemas lineares; Função de transferência; Diagrama de blocos;
Comportamento dinâmico de sistemas de 1ª ordem, de 2ª ordem e de ordem superior; Métodos de ajuste a sistemas de ordem conhecida; Resposta de frequência; Diagramas de Bode.
4 - Controlo automático de processos: Controlo por realimentação - proporcional, derivado e integral (PID); Comportamento dinâmico de sistemas em malha fechada; Análise de estabilidade - Critérios de Routh-Hurwitz e de Bode; Margens de ganho e de fase; Projecto - Regras de Cohen-Coon e de Ziegler-Nichols; Colocação de pólos.
5 - Breve introdução ao controlo avançado: Controlo antecipativo, em cascata e adaptativo.

Nas aulas praticas laboratoriais será desenvolvido um trabalho intitulado ?Modelação, Simulação e Controlo de Processos Químicos? em que os alunos terão que modelar um determinado processo químico, simular o comportamento dinâmico desse processo em ciclo aberto, projetar um controlador para o processo e posteriormente simular o comportamento dinâmico sob controlo.

Metodologia de avaliação
Prova escrita ? 75%, e trabalhos práticos ? 25%
Serão excluídos da avaliação final os alunos que não comparecerem a pelo menos dois terços das aulas práticas da unidade curricular ou que não realizarem os trabalhos práticos previstos.

Bibliografia
- Ogata, K. (1997). Modern Control Engineering. USA: Prentice-Hall
- Mellichamp, D. e Edgar, T. e Seborg, D. (2004). Process Dynamics and Control. USA: Wiley
- Luyben, W. (1990). Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers. USA: McGraw ? Hill

Método de interação
Aulas teóricas em que se expõem os conceitos relativos à disciplina e aulas práticas em que são realizados alguns trabalhos práticos e propostos exercícios de aplicação.

Software utilizado nas aulas
Matlab, Simulink, Octave.