Curso de Cybertronics

Aula 1 • Visão Geral dos Componentes Principais do Sistema

Aborda sensores, atuadores, controladores e camadas de comunicação como blocos de construção. Relaciona as funções dos componentes com o comportamento geral do sistema.

Aula 2 • Definir a Cibertrónica como Disciplina

Apresenta a convergência da cibernética, eletrónica e mecatrónica na cibertrónica. Fornece o enquadramento conceptual utilizado ao longo do curso.

Aula 3 • Domínios de Aplicação e Casos de Utilização

Mapeia os sistemas cibertrónicos para indústrias incluindo a produção, a saúde e a defesa. Motiva os formandos ao ligar a teoria a resultados tangíveis.

Aula 1 • Componentes Eletrónicos e as suas Funções

Examina resistências, condensadores, indutores, díodos e transístores em circuitos práticos. Relaciona o comportamento dos componentes com as funções de controlo cibertrónico.

Aula 2 • Fundamentos de Teoria de Circuitos

Aborda as relações entre tensão, corrente, resistência e potência em circuitos de corrente contínua e alternada. Constitui a base elétrica para todos os tópicos de hardware subsequentes.

Aula 3 • Princípios de Dimensionamento de Fontes de Alimentação

Aborda reguladores lineares e de comutação, circuitos de filtragem e proteção para uma entrega de potência estável. Garante que os estudantes conseguem alimentar sistemas cibertrónicos de forma fiável.

Aula 4 • Tipos e Características de Sinais

Distingue sinais analógicos, digitais e mistos e os seus parâmetros de medição. Prepara os estudantes para selecionar estratégias de processamento de sinal adequadas.

Aula 1 • Calibração de Sensores e Análise de Erros

Ensina métodos de calibração estática e dinâmica e correção sistemática de erros. Produz sistemas de medição que cumprem as especificações de exatidão.

Aula 2 • Circuitos de Condicionamento de Sinal

Aborda amplificação, filtragem e adaptação de impedância para preparar os sinais brutos dos sensores. Garante a qualidade dos dados antes da conversão analógico-digital.

Aula 3 • Classificação e Seleção de Sensores

Categoriza sensores por grandeza medida, tipo de saída e princípio de funcionamento. Orienta a seleção adequada de sensores para requisitos específicos de aplicação.

Aula 4 • Tecnologias Comuns de Sensores

Examina em profundidade sensores de temperatura, pressão, proximidade, inerciais e óticos. Relaciona cada tecnologia com casos de utilização cibertrónica relevantes.

Aula 1 • GPIO, Temporizadores e Interrupções

Ensina o controlo de entrada/saída digital, temporizadores de hardware e padrões de programação orientada a interrupções. Relaciona eventos de hardware de baixo nível com o comportamento responsivo do sistema.

Aula 2 • Fluxo de Trabalho de Desenvolvimento de Firmware

Aborda a configuração da toolchain, compilação, gravação e depuração para alvos embutidos. Permite um ciclo de desenvolvimento completo, desde o código até ao hardware em funcionamento.

Aula 3 • Protocolos de Comunicação para Sistemas Embutidos

Apresenta os protocolos UART, SPI, I2C e CAN para comunicação entre periféricos e dispositivos. Prepara os estudantes para integrar sensores e atuadores através de barramentos padrão.

Aula 4 • Noções Básicas de Sistema Operativo de Tempo Real

Explica tarefas, escalonamento, semáforos e filas em ambientes embutidos de tempo real. Permite a gestão concorrente de múltiplos subsistemas cibertrónicos.

Aula 1 • Dimensionamento e Afinação de Controlo PID

Ensina a teoria do controlo proporcional, integral e derivativo e métodos práticos de afinação. Permite o controlo de movimento estável e preciso em sistemas cibertrónicos reais.

Aula 2 • Planeamento e Execução de Trajetórias

Apresenta perfis de velocidade, interpolação e sequenciação de movimento para uma atuação suave. Relaciona algoritmos de controlo com movimento coordenado multi-eixo.

Aula 3 • Tipos e Características de Atuadores

Aborda motores de corrente contínua, motores passo a passo, servomotores, atuadores pneumáticos e hidráulicos. Relaciona as propriedades dos atuadores com os requisitos de carga e precisão da aplicação.

Aula 4 • Sensores de Feedback para Movimento

Aborda codificadores, resolvers e sensores de efeito Hall para feedback de posição e velocidade. Fornece os sinais de medição necessários para o controlo em malha fechada.

Aula 1 • Sincronização e Temporização de Dados

Explica a sincronização de relógios, a timestamping e a comunicação determinística para controlo coordenado. Previne erros de temporização em subsistemas cibertrónicos fortemente acoplados.

Aula 2 • Teste de Integração de Sistemas

Aborda o teste hardware-in-the-loop, o diagnóstico de rede e os métodos de verificação de integração. Valida que todos os subsistemas funcionam corretamente como um sistema unificado.

Aula 3 • Protocolos de Comunicação Industrial

Examina os protocolos fieldbus, Ethernet industrial e sem fios utilizados em redes de automação. Permite a seleção e configuração de protocolos para ambientes industriais.

Aula 4 • Topologia de Rede e Práticas de Cablagem

Aborda topologias em estrela, anel e barramento, juntamente com a seleção de cabos e blindagem. Garante uma comunicação fiável a nível físico em ambientes ruidosos.

Aula 1 • Fusão de Sensores e Estimação de Estado

Aborda a filtragem de Kalman, filtros complementares e fusão multi-sensor para estimação precisa de estado. Melhora a consciência situacional em sistemas cibertrónicos autónomos.

Aula 2 • Aprendizagem por Reforço no Controlo

Explica funções de recompensa, aprendizagem de políticas e transferência simulação-real para controlo adaptativo. Permite que os sistemas otimizem o comportamento através da interação com o ambiente.

Aula 3 • Aprendizagem Automática para Sistemas Embutidos

Apresenta a aprendizagem supervisionada, o treino de modelos e a implementação na extremidade para inferência no dispositivo. Permite a adaptação orientada por dados em hardware cibertrónico com recursos limitados.

Aula 4 • Controlo por Lógica Difusa

Aborda a fuzzificação, bases de regras e defuzzificação para lidar com entradas imprecisas. Expande a capacidade de controlo para além do PID clássico para sistemas não lineares.

Aula 1 • Fundamentos de Engenharia de Fiabilidade

Ensina o tempo médio entre falhas, a análise de modos de falha e os diagramas de blocos de fiabilidade para quantificar a dependabilidade do sistema. Apoia as decisões de dimensionamento que maximizam o tempo de atividade operacional.

Aula 2 • Deteção e Diagnóstico de Falhas

Aborda temporizadores de watchdog, redundância e técnicas de autoteste incorporado para deteção de falhas. Permite que os sistemas identifiquem e respondam a falhas de forma autónoma.

Aula 3 • Métodos de Verificação e Validação

Explica o teste unitário, o teste de integração e a verificação formal para software e hardware cibertrónico. Garante que os sistemas cumprem os requisitos especificados antes da implementação.

Aula 4 • Princípios de Segurança Funcional

Apresenta a análise de perigos, os níveis de integridade de segurança e os conceitos de ciclo de vida de segurança. Enquadra a segurança como um requisito de dimensionamento e não como uma reflexão posterior.