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所在平台: Coursera |
课程主页: https://www.coursera.org/learn/resposta-frequencia
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课程名称：利用频率响应进行控制 课程概述：在本课程中，您将学习如何获得线性时不变系统（LIT）的频率响应，并利用它设计控制器，以满足瞬态响应和稳态响应的要求。您将了解如何从正弦输入和输出的幅度与相位数据中获取波德图，并能够根据传递函数描绘系统的波德图。此外，您将学习在Nichols-Black图中表示频率响应。 为了确定系统的稳定性，您将学习应用奈奎斯特准则，利用开环频率响应来判断系统在闭环时是否稳定。课程结束时，您将能够设计具有动态特性的控制器，即具有极点和零点，这比简单的反馈增益要复杂得多。这种灵活性将使您能够同时满足超调和响应时间的要求，这在使用简单增益时是无法实现的，同时能够改变稳态响应的特性，提高误差常数，而不显著影响瞬态响应。 最后，您将学习设计PD、PI和PID控制器，这些控制器在控制工程应用中非常普遍。 课程大纲： 1. **频率响应与波德图**：您将学习线性时不变系统对正弦输入的响应，并据此获得系统的频率响应，进而设计能够满足超调要求的控制系统。 2. **Nichols-Black图与频域性能规范**：您将掌握通过Nichols-Black图来图示频率响应，并将其与系统闭环的阻尼因子及自然频率联系起来。 3. **Nyquist图与延迟**：学习用极坐标表示频率响应，利用奈奎斯特准则评估闭环系统的稳定性，同时计算延迟对频率响应的影响及其在时域上的效果。 4. **频域控制器设计**：掌握如何设计更复杂的控制器，调整相位裕度和0 dB交叉频率，以满足超调与响应时间要求，并优化系统的稳态性能。 5. **频域中的PD、PI和PID控制器**：熟悉常用的PI、PD和PID控制器的设计，能够根据性能需求选择和设计合适的控制器，最终设计出满足超调、响应时间和稳态误差要求的动态控制器。
Name:Resposta em Frequência e Diagrama de Bode
Description:Neste módulo você verá que a resposta de sistemas lineares e invariantes no tempo a uma uma entrada senoidal é também uma saída senoidal, com mesma frequência, decorrido certo tempo. Esse fato será usado para motivar a obtenção da resposta em frequência de um sistema, isto é, relacionar a amplitude e fase da senoide de saída com características do sistema linear e com a frequência das senoides. Em seguida, essa resposta será usada para projeto de sistemas de controle com um ganho proporcional de modo a atender requisitos de sobressinal.
Name:Carta de Nichols-Black. Especificação de desempenho no domínio da frequência.
Description:Você aprenderá a representar a resposta em frequência graficamente de outra maneira: a carta de Nichols-Black. Você será capaz de relacionar a amplitude do pico de ressonância da resposta em frequência de malha com o fator de amortecimento do sistema em malha fechada. Também será capaz de relacionar a frequência de cruzamento de 0 dB em malha aberta com a frequência natural em malha fechada. Assim, poderá projetar controladores proporcionais para atingir sobressinal desejado ou tempo de resposta requerido, apenas a partir da resposta em frequência de malha aberta do sistema.
Name:Diagrama de Nyquist. Atraso.
Description:Você aprenderá a representar a resposta em frequência na forma polar e a usar essa representação para avaliar a estabilidade do sistema em malha fechada. Para isso, usará o chamado critério de Nyquist, que permite que você determine quantos polos de malha fechada o sistema terá no semiplano direito. Você também aprenderá a computar o efeito do retardo de tempo na resposta em frequência do sistema e a estimar os efeitos que isso terá na resposta temporal.
Name:Projeto de controladores no domínio da frequência.
Description:Neste módulo você aprenderá a projetar controladores mais complexos, envolvendo zero e polo, de maneira a poder manipular tanto a margem de fase quanto a frequência de cruzamento de 0 dB, sendo capaz de atender requisitos de sobressinal e de tempo de resposta. Também será capaz de alterar o ganho em baixas frequências, mudando as constantes de erro do sistema, sendo capaz de atender requisitos em regime estacionário, sem comprometer a resposta transitória do sistema.
Name:Controladores PD, PI e PID no domínio da frequência.
Description:Após esse último módulo, você estará familiarizado com o projeto dos controladores mais comuns no dia-a-dia do engenheiro: PI, PD e PID. Será capaz de determinar qual deles é necessário para atender os requisitos de desempenho desejados e a projetá-los de acordo. Concluindo, ao término do curso você será capaz de projetar controladores dinâmicos para atender requisitos de sobressinal, tempo de resposta e erro em regime estacionário.
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.
