SISTEMAS DE CONTROLE I


Considere o sistema  representado pelo diagrama de blocos abaixo:

 secord1

Considere as afirmativas: 

I - A frequência natural do sistema não varia, se o valor de K variar

II - O fator de amortecimento do sistema aumenta com o aumento do valor de K

III - Não existe valor de K que torna o sistema criticamente amortecido

IV - O valor de K não influencia no tempo de acomodação do sistema

V - O sistema não apresentará resposta oscilatória, independente do valor de K

VI - O erro de resposta ao degrau sempre será zero, para qualquer valor de K

 

Marque a alternativa correta.

 


I, II, III  e VI
 II, V  e VI
I, II, V  e VI
I, II  e VI
I,   V  e VI

Um sistema de controle apresenta o seguinte diagrama de polos e zeros:

 zp1

Sua função de transferência é:




 

A figura abaixo mostra o diagrama de blocos de um servo-sistema posicionador de braço de robô.


bloc_real

 Tendo como referência a função de transferência C(s)/R(s), analise as afirmativas abaixo.

 I   - O ganho do servo-sistema é 10.

II  - Os pólos do sistema são -0.5 + j0.87  e -0.5 - j0.87.

III - O sistema tem apenas um zero, de valor -1.

IV -O servosistema tem função de transferência de 2ª ordem.

V - O numerador da função de transferência é dado pelo polinômio (s+1).

VI - O denominador da função de transferência do servosistema é s2+s+1

VII  - Se for aplicado um degrau unitário na entrada, a posição final da saída do  servosistema tenderá a 1.

 

Assinale a alternativa correta.


II , IV , VI , VII
III , II ,  IV , VI 
II , III, IV , VI , VII
III , IV , VI , VII
II , IV , V , VII

O amplificador operacional é um dispositivo utilizado em várias aplicações em circuitos eletrônicos de instrumentação e controle. Sua versatilidade deriva das características de altíssimo ganho, impedância de entrada elevada e impedância de saída baixa.   

Para modelar sistemas com AO, assume-se que não entra corrente nos terminais (+) e (-) (impedância de entrada infinita), e que não existe diferença de potencial entre os mesmos (estão em "curto-circuito virtual").

No sistema abaixo, empregando-se essas considerações, chega-se ao conjunto de equações dado:

aop3


 

Considerando a função de transferência do sistema Eo(s)/Ei(s), analise as afirmativas abaixo:

 I - O sistema terá um zero em s=0

II - O sistema terá um pólo em s =-1/(R1.C)

III -  função de transferência será do tipo K/(T.s+1), onde K= (R1+R2)/R1 e T= R1.C

IV -  tensão de saída eo(t) em regime permanente sempre será maior que a tensão de entrada ei(t)

São verdadeiras as afirmativas:  


II, III e IV
I, II e IV
II e III
I, II, III e IV
I, II e III
A habilidade de utilização de modelos para a representação de sistemas é de extrema importância para o exercício profissional da engenharia. O Engenheiro deve ser capaz de representar sistemas físicos por modelos matemáticos, diagramáticos, icônicos, esquemáticos, dentre outros. A Figura  abaixo apresente o modelo esquemático para um sistema elétrico, e o modelo diagramático correspondente.   Analisando as informações contidas nos dois tipos de modelo, associe cada seta do diagrama de blocos, enumeradas na coluna da esquerda, com a respectiva grandeza física do esquema elétrico, relacionadas na coluna da direita:  ( 1 )  Seta 1 (     )  Corresponde à corrente no indutor L1 ( 2 )  Seta 2 (     )  Corresponde à corrente no indutor L2 ( 3 )  Seta 3 (     )  Corresponde à tensão no capacitor ( 4 )  Seta 4 (     )  Corresponde à tensão no resistor ( 5 )  Seta 5 (     )  Corresponde à tensão no indutor L1 ( 6 )  Seta 6 (     )  Corresponde à tensão no indutor L2  A coluna da direita, na forma transposta, terá a seguinte sequência de numeração:

2,   4,   3,    6,   1,  5
4,   2,   3,    6,   1,  5
2,   4,   3,    1,   6,  5
2,   4,   6,    3,   1,  5
3,   2,   4,    6,   1,  5

A figura apresenta um  exemplo de sistema físico que realiza um processo de aquecimento de água.

 aquecedor

O reservatório possui uma entrada para receber água fria , e fornece água quente na tubulação de saída.

O processo de aquecimento consiste em injetar vapor  na tubulação interna ao  aquecedor a altíssimas temperaturas, e por contato transferir energia térmica para  a água, provocando a mudança de temperatura.

Com relação ao controle de temperatura da água a ser fornecida pelo sistema, avalie as afirmativas:

I -   Aumentos e diminuições  repentinas de demanda por água quente inviabiliza o controle em malha aberta;

II -  Um sistema de malha fechada poderá compensar variações de demanda, evitando variações indesejáveis de temperatura, atuando na vazão de vapor;

III - O controle em malha aberta faz com que a vazão de vapor compense perturbações nas variáveis do sistema;

IV - Variação na temperatura da água fria que entra no reservatório  pode comprometer o desempenho do controle, se este for feito em malha aberta.

V - Os sistema de controle sendo feito em malha fechada permite compensar variações na temperatura de saída, provocadas por perturbações externas.

Dentre as alternativas seguintes marque a que contém o maior número de afirmativas corretas:


I, II, IV e V


II, III, IV e V


I, II, III e IV 


I, II, IV


I, II, V

Um sistema de 2a. ordem tem fator de amortecimento 0,24 e frequência natural de 4,12 rad/s. Ao receber um sinal de excitação degrau unitário apresentou a seguinte resposta:

 graf20

O instante de ocorrência de máximo overshoot, o tempo de duração do transitório, e o sobressinal percentual máximo são dados, respectivamente, pelos valores:


 0.79 segundos ,  29.4 segundos   e  46% 


 0.79 segundos ,  5 segundos   e  146% 


 0.79 segundos ,  5 segundos   e  46% 


 13.09  segundos ,  29.4 segundos   e  46% 


13.09 segundos ,  29.4 segundos   e  146% 

A figura abaixo apresenta o diagrama de blocos de um sistema de controle de velocidade de motor,  com ganho proporcional Kp, e  seu gráfico do lugar das raízes.

 LRORD1

Apresenta ainda a resposta ao degrau unitário do sistema, para dois valores distintos de Kp.

 Tendo como referência as informações fornecidas pela figura, analise as afirmativas:

 I - Quanto maior o ganho Kp, menor será a constante de tempo do sistema;

II - Quanto maior o valor de Kp, menor será o erro de regime, na resposta ao degrau;

III - Da curva de resposta 1 para a 2 o ganho Kp aumentou, pois o tempo de acomodação aumentou

IV - Para acelerar a resposta transitória do motor, e atingir maior valor de velocidade de regime, é necessário aumentar o valor de Kp

 Marque, dentre as opções abaixo, as afirmativas corretas:


I, II, III, e IV 


 II e IV


II, III e IV 


I, II e  III 


I, II e IV

Um sistema de controle de posição é utilizado para alinhar uma antena receptora de sinais de satélite, e consiste de um motor elétrico que é acoplado por engrenagens ao braço mecânico móvel da antena, conforme ilustra a figura  abaixo.

 

MOT_ANT

 

A partir de ensaios práticos, observou-se que ao aplicar Ea=100 volts nos terminais do motor, a velocidade de rotação w(t) atinge 50 rpm, num tempo aproximado de 10 segundos, permitindo representar o motor por um sistema modelo de 1ª ordem.

Considerando que se deseja controlar a posição da antena, de acordo com a diagrama de blocos dado, determine a função de transferência  θout(s)/ θref(s) em função de Kp, considerando o sensor com ganho unitário. 

 Avalie as afirmativas abaixo quanto à sua veracidade:

 (1)    -  A função de transferência ω(s)/Ea(s) é de primeira ordem, com ganho finito

 (2)    -  A função de transferência θout(s)/Ea(s) é de segunda ordem, com ganho infinito.

 (3)   - O ganho de malha fechada é unitário, e portanto o sistema conseguirá posicionar a antena com erro zero.

 (4)   -  O fator de amortecimento do sistema aumenta, se o ganho Kp for aumentado.

 (5)   -  A frequência natural do sistema aumenta, se o ganho Kp for reduzido.

 (6)   -  O ganho de malha fechada mantém-se constante, mesmo se o valor de Kp variar.

 (7) -  Dependendo do valor de Kp, o sistema pode ser criticamente ou sobreamortecido ou subamortecido.

 (8) - Dependendo dos valores de Kp, os pólos podem ser reais iguais, reais distintos ou complexos conjugados

Estão corretas as afirmativas:


1, 2, 3, 5, 6 e 8


1, 2, 3, 5, 7 e 8


1, 3, 6, 7 e 8


1, 3, 5, 7 e 8


1, 2, 3, 6, 7 e 8

A figura abaixo apresenta as três respostas típicas de sistemas de segunda ordem estáveis, a entradas do tipo degrau, numeradas com 1, 2 e 3.

ord2

 

Considerando c(t) a variável de saída e t a variável tempo, analise as afirmativas:

 I - Apenas a resposta apresentada na curva 1 é do tipo oscilatória, sendo as demais monótonas ou exponenciais.

II - A curva 1 apresenta resposta de sistemas subamortecidos

III - Sistemas com respostas do tipo apresentadas na curva 1 tem fator de amortecimento maior que 1.

IV - Sistemas com respostas do tipo apresentadas na curva 1 tem pólos complexos conjugados.

V - A curva 3 apresenta resposta de sistemas sobreamortecidos.

VI - Sistemas com respostas do tipo apresentadas na curva 3 tem fator de amortecimento menor que 1.

VII - Sistemas com respostas do tipo apresentadas na curva 3 tem pólos reais e iguais.

VIII - A curva 2 apresenta resposta de sistemas sem amortecimento.

IX - Sistemas com respostas do tipo apresentadas na curva 2 tem fator de amortecimento igual a 1.

X - Sistemas com respostas do tipo apresentadas na curva 2 tem pólos reais e iguais.

São verdadeiras as afirmativas:


I,  II,  IV,  V,  VI  e  X


I,  II,  IV,  V,  IX  e  X


I,  II,  IV,  V,   e  X


I,  II,  IV,  V,  VI,  IX  e  X


 II,  IV,  V,  VI,  IX  e  X

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