Dinâmica e Controlo de Processos

Mestrado em Tecnologia Química
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
A avaliação consiste em três componentes. Na realização de uma prova escrita (50%), na realização de um projeto computacional sobre Modelação, Simulação e Controlo de Processos Químicos (35%) e na realização de alguns trabalhos práticos computacionais (15%). A classificação final será a média ponderada das classificações obtidas nas três componentes. O aluno é dispensado de exame se obtiver, pelo menos, 7 valores (numa escala de 0 a 20) em cada uma das três componentes, e se a classificação final após ponderação for superior a 9,5 valores.

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.