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所在平台: Coursera |
课程主页: https://www.coursera.org/learn/controle-tempo-discreto
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课程名称：离散时间控制 课程概述：本课程旨在介绍离散时间控制的主题，重点关注线性和时间不变系统。课程涵盖了计算机控制器的实施技术，强调了时间离散化在应用中的重要性。随着数字控制器在现代应用中的广泛使用，本课程所传授的知识具有重要意义。 课程分为四个模块，简要概述如下： 1) **离散时间系统的模型及稳定性评估标准**：学习通过差分方程建模离散时间动态系统，并介绍Z变换作为分析工具，帮助确定系统的传递函数。同时学习如何判断离散时间系统的稳定性，并掌握三种评估标准：Nyquist标准、Routh-Hurwitz标准与双线性映射，以及Jury标准。 2) **连续时间系统的采样与等效离散系统**：探讨如何确定对信号进行离散采样的影响，包括重建连续时间信号所需的最小采样频率，以及采样对时间响应的影响。掌握三种不同的方法来确定离散时间传递函数，以便在采样时近似连续时间传递函数的响应：积分近似、零极点匹配，以及零阶保持器。 3) **数字直接控制：频域和Z平面**：学习如何确定采样系统的频率响应，并将时间域的性能标准转换到频域，以便设计控制律以满足时间响应、超调量和稳态误差的要求。掌握使用频率响应设计提前和滞后相位的补偿器。 4) **数字直接控制：状态空间**：通过离散时间传递函数获取状态空间的实现，重点关注可控的规范实现。学习通过全状态反馈设计控制器，以便将闭环状态矩阵的特征值分配到所需的位置，并确定预滤波增益，以使闭环系统的输出在稳态下无误地跟随阶跃指令。同时，学习设计观测器，从输出和输入中估计状态，即使在没有状态测量的情况下，也能使用全状态反馈控制律。 通过每个模块的学习，学生将能够将离散与连续时间控制器设计相结合，掌握计算机数字控制的发展和应用。课程推荐使用计算机辅助设计工具，以提高学习效率，更贴近实际项目设计。完成课程后，学生应能够在计算机数字控制系统中有效地调整和设计控制器。
Part: 1
Title: Sistemas a tempo discreto, equações a diferenças, Transformada Z de sinais a tempo discreto, função de transferência e estabilidade
Description:Neste módulo você aprenderá a modelar sistemas dinâmicos a tempo discreto por meio de Equações a Diferenças. Em seguida, uma ferramenta para facilitar a análise de sistemas a tempo discreto, a chada transformada Z será apresentada, juntamente com suas propriedades. Com isso, você estará apto a determinar uma função de transferência para o sistema a tempo discreto, podendo analisá-lo de maneira mais simples do que por meio da solução direta da Equação a Diferenças para uma determinada entrada. Por fim, será definida a estabilidade de um sistema a tempo discreto e você aprenderá como ela pode ser verificada e usará três critérios para avaliá-la: os critérios de Nyquist, de Routh-Hurwitz com mapeamento bilinear e de Jury.
Part: 2
Title:Amostragem de sistemas a tempo contínuo e equivalentes discretos
Description:Neste módulo você aprenderá a determinar os efeitos de se amostrar um sinal a tempo discreto, em particular aprenderá que frequência de amostragem mínima se deve usar para poder reconstruir com fidelidade o sinal a tempo contínuo. Também aprenderá a determinar os efeitos de se amostrar um sinal na resposta temporal. Em seguida, você aprenderá a determinar funções de transferência a tempo discreto cuja resposta aproxime a resposta de funções de transferência a tempo contínuo nos instantes de amostragem de três maneiras diferentes: aproximação de integrais, casamento de zeros e polos, e Segurador de Ordem Zero.
Part: 3
Title:Controle direto digital: domínio da frequência e plano Z
Description:Neste módulo você aprenderá a determinar a resposta em frequência de um sistema amostrado. Com isso, serão traduzidos critérios de desempenho no domínio tempo em malha fechada para o domínio da frequência em malha aberta, permitindo o uso da resposta em frequência para projeto de leis de controle para atingir requisitos de tempo de resposta, sobressinal e erro em regime estacionário. Você aprenderá a projetar compensadores de avanço e atraso de fase usando a resposta em frequência.
Part: 4
Title: Controle direto digital: espaço de estados
Description:Neste módulo você aprenderá a obter realizações no espaço de estados à partir da função de transferência a tempo discreto do sistema, com particular enfoque na realização canônica controlável. Você aprenderá a projetar um controlador por realimentação de estado completo a fim de alocar os autovalores da matriz de estado de malha fechada nas posições desejadas e a determinar um ganho de pré-filtro para que a saída do sistema em malha fechada siga um comando degrau sem erro em regime estacionário. Também aprenderá a projetar um observador para estimar os estados à partir apenas da saída e da entrada, permitindo usar a lei de controle de realimentação de estado completo mesmo quando não se tem acesso a medidas dos estados.
O objetivo deste curso é apresentar o assunto de Controle a Tempo Discreto para sistemas lineares e invariantes no tempo. São apresentadas técnicas para lidar com implementação de controladores por computador, requerendo a consideração da discretização do tempo inerente aos seu uso. A importância dos conhecimentos apresentados nesse curso se justifica pela onipresença de controladores digitais em aplicações atualmente. O curso é dividido em 4 módulos, resumidamente: 1) Apresentação de modelos para sistemas operando a tempo discreto e critérios para avaliar sua estabilidade. 2) Formas de discretizar aproximadamente uma função de transferência a tempo contínuo e estimação do efeito da discretização na resposta do sistema. 3) Projeto do controlador diretamente em tempo discreto, usando duas abordagens: resposta em frequência e Lugar Geométrico das Raízes (LGR). 4) Projeto do controlador diretamente em tempo discreto, usando o espaço de estados. Ao longo do curso, ferramentas computacionais de projeto de controladores auxiliado por computador são usadas para ilustrar a aplicação das técnicas através de exemplos. Apesar de ser possível concluir o curso prescindindo dessas ferramentas, seu uso é recomendado por dois motivos: facilidade de realizar as operações mais tediosas, liberando mais tempo para focar no conteúdo, e aproximação com o que é feito na prática de projetos no âmbito de atuação do(a) profissional. Ao final desse curso, o(a) aluno(a) deve ser capaz de adaptar criteriosamente um projeto de controlador feito a tempo contínuo para aplicação em sistemas controlador por computador digital e projetar diretamente um controlador a tempo discreto para o mesmo uso.
