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Controle Usando a Resposta em Frequência

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Course Summary

Resposta Frequência is a course that teaches students about frequency response in electronics and signal processing. The course covers the basics of frequency response, transfer functions, and Bode plots.

Key Learning Points

Learn about the frequency response of electronic circuits and systems
Understand how to calculate transfer functions and Bode plots
Explore the practical applications of frequency response in signal processing

Learning Outcomes

Understand the fundamentals of frequency response and transfer functions
Learn how to calculate and interpret Bode plots
Apply frequency response concepts to practical signal processing problems

Prerequisites or good to have knowledge before taking this course

Basic knowledge of electronics
Familiarity with calculus and complex numbers

Course Difficulty Level

Intermediate

Course Format

Online
Self-paced

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Description

Neste curso você aprenderá a obter a resposta em frequência de um sistema Linear e Invariante no Tempo (LIT) e a usá-la para projetar controladores que atinjam requisitos de reposta transitória e em regime estacionário. Você aprenderá a obter o diagrama de Bode a partir de dados de amplitude e fase de entradas e saídas senoidais. Também será capaz de esboçar o diagrama de Bode de um sistema dada a sua função de transferência. Outrossim, será capaz de representar a resposta em frequência na carta de Nichols-Black.

A fim de se determinar a estabilidade do sistema, você aprenderá a aplicar o critério de Nyquist, que faz uso da resposta em frequência em malha aberta e permite determinar se um sistema será estável em malha fechada. Ao fim do curso, você será capaz de projetar controladores com dinâmica, isto é, com polos e zeros, portanto mais complexos do que um simples ganho de realimentação. Essa flexibilidade permitirá que você projete controladores para satisfazer simultaneamente requisitos de sobressinal e tempo de resposta que seriam impossíveis de atender com um simples ganho. Também poderá com isso alterar as características da resposta em regime estacionário, aumentando as constantes de erro sem alterar (muito) a resposta transitória. Por fim, você aprenderá a projetar controladores do tipo PD, PI e PID, que estão entre os mais disseminados em aplicações de engenharia de controle.

Outline

Resposta em Frequência e Diagrama de Bode
Motivação do estudo de Controle Usando a Resposta em Frequência.
Introdução.
A resposta em frequência de sistemas LIT.
Possibilidades de visualização da resposta em frequência, Diagrama de Bode.
Relação entre o diagrama de Bode e a Função de Transferência.
Diagrama de Bode de sistemas de 1ª ordem.
Diagrama de Bode de sistemas de 2ª ordem com polos reais não-nulos.
Diagrama de Bode de sistemas de 2ª ordem do tipo 1.
Definição da margem de fase. Efeito do ajuste do ganho no diagrama de Bode.
Relação da margem de fase em malha aberta com o sobressinal da resposta em malha fechada.
Projetando o ganho de controle proporcional com a margem de fase para satisfazer requisito de sobressinal.
Prova do módulo 1

Carta de Nichols-Black. Especificação de desempenho no domínio da frequência.
Bode de Sistemas de 2ª ordem subamortecidos.
Bode de malha aberta x Bode de malha fechada: cálculo ponto a ponto?
A carta de Nichols-Black
O cruzamento de 0dB e a PM na Carta de Nichols-Black: efeito do ajuste de ganho.
Bode e Nichols-Black de 2ª ordem, visualizando a relação entre Margem de Fase em MA e o pico de ressonância em MF e entre ωc em MA e ωn em MF.
Nichols-Black/Bode de 2ª e 3ª ordem. Estender relações entre ωc e ωn e entre ξ e PM de sistema de 2ª ordem do Tipo 1 para qualquer sistema.
Projeto de sistema de 3a ordem com requisitos de sobressinal e ganho proporcional. Estimar ωn a partir de ωc.
Projeto de sistema com requisitos de ωn e ganho proporcional. Estimar sobressinal a partir de PM.
Prova do módulo 2

Diagrama de Nyquist. Atraso.
O diagrama de Nyquist (resposta em frequência em coordenadas polares).
O princípio do argumento.
O contorno de Nyquist e o critério de Nyquist.
Análise de Nyquist usando o diagrama obtido a partir do diagrama de Bode.
Esboço do diagrama de Nyquist a partir da Função de Transferência.
A margem de ganho no Diagrama de Nyquist.
O atraso de transporte, modelagem do atraso usando a função de transferência.
Efeito do atraso no diagrama de Bode e no desempenho em malha fechada.
A margem de fase e o efeito do atraso no diagrama de Nyquist.
Prova do módulo 3.

Projeto de controladores no domínio da frequência.
Efeito de acrescentar um zero no diagrama de Bode.
Efeito de acrescentar um polo no diagrama de Bode.
Efeito de acrescentar um zero e depois um polo no diagrama de Bode.
Fórmulas do avanço de fase.
Ajustando ωc e PM com um compensador de avanço de fase.
Exemplo de projeto de avanço de fase.
Ajustando a constante de erro sem alterar (muito) ωc e a PM.
Projeto de avanço e atraso, compensando o efeito do atraso.
Visualizando o efeito do avanço e do atraso na carta de Nichols-Black.
Prova do módulo 4.

Controladores PD, PI e PID no domínio da frequência.
Última semana, resumo do que foi e do que será visto.
O controlador PD no domínio da frequência.
Uma consequência ruim do PD: sinais com variação abrupta.
O controlador PI no domínio da frequência.
O controlador PID no domínio da frequência.
Visualizando o efeito do PD, do PI e do PID na carta de Nichols-Black.
Até logo.
Prova do módulo 5.
Exame final.

Summary of User Reviews

Learn about frequency response and its applications in this comprehensive online course offered by Coursera. Students rave about the course's depth of coverage and practical applications. Overall, this course is highly recommended for anyone interested in the topic.

Key Aspect Users Liked About This Course

The course's practical applications are highly praised by many users.

Pros from User Reviews

In-depth coverage of the topic
Excellent practical applications
Engaging and informative lectures
Highly qualified instructors
Convenient online format

Cons from User Reviews

Some users found the pace of the course too slow
The course may be too technical for beginners
Limited opportunities for interaction with instructors
Some users found the course material to be outdated
Not suitable for those seeking a quick overview of the topic

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