N2 (A5)-Avaliação-GRA1641 Controle de Sistemas

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GRA1641 Controle de Sistemas
UAM - Universidade Anhembi Morumbi
Avaliação: N2 - A5
RESUMO
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
Verde = Resposta correta
Laranja = Dúvida
Vermelha = Chute
PERGUNTA 1
A obtenção de um sistema de controle digital está associada à utilização de equipamentos para a conversão de um dado sistema analógico para sua representação digital. Esse equipamento é conhecido como conversor analógico-digital (A/D), que faz a conversão de um sinal analógico para digital.
 
Dentre as características dos sistemas de controle digital, podemos citar as afirmativas a seguir.
 
I. Diminuição na sensibilidade de medição.
II. A possibilidade de uso de sensores, transdutores e microprocessadores digitais, agregando uma maior precisão ao processo de controle.
III. Redução de possíveis ruídos.
IV. Facilidade na reconfiguração do sistema de controle por algoritmos computacionais.
 
Diante do exposto nas afirmativas, é correto o que se afirma em:
· II, III e IV, apenas.
· I, II e III, apenas.
· II e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· II e III, apenas.
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Sua resposta está correta.
Alternativa correta. A afirmativa I é falsa, pois o controle digital apresenta um aumento da sensibilidade na medição. Já a afirmativa II está correta, pois o controle digital permite o uso de elementos de controle, proporcionando uma maior precisão ao processo de controle. A afirmativa III é verdadeira, pois o controle digital reduz os ruídos, e a afirmativa IV é verdadeira também, pois o controle digital proporciona uma facilidade maior na reconfiguração do sistema de controle por algoritmos.
PERGUNTA 2
O critério de Routh Hurwitz indica se um sistema é estável ou não, mas não avalia os critérios de desempenho do sistema. Sem considerar o comportamento de um sistema em regime transitório, podemos tornar um sistema instável em um sistema estável, com a aplicação de um ganho proporcional, utilizando o critério de Routh Hurwitz. Assim, é dado um sistema em malha fechada que possui a seguinte equação característica:
 
 
Assinale a alternativa que apresenta a faixa de ganho proporcional Kp para que o sistema seja estável, utilizando o critério de Routh Hurwitz.
· 10 < Kp < 22.
· 2 < Kp < 10,8.
· 5 < Kp < 8.
· 0 < Kp < 4,2.
· 5 < Kp < 12,4.
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PERGUNTA 3
Com o desenvolvimento da tecnologia e o aumento da capacidade de processamento dos sistemas controlados, o controle digital surgiu para substituir o controle analógico, devido às suas vantagens e facilidades. No entanto há algumas diferenças entre os controladores digitais e analógicos, que devem ser considerados na sua implementação.
 
Com base no excerto apresentado, avalie as afirmações a seguir.
 
I. Um sistema a ser controlado por um controlador digital pode ser representado por um sistema dinâmico contínuo no tempo ou representado por tempo discreto.
II. A utilização de um computador ou controlador digital para controlar uma planta tem, como desvantagem, a diminuição do desempenho, quando comparado com o controlador analógico.
III. A técnica utilizada para se trabalhar com controladores digitais é a transformada de Laplace.
IV. Para se projetar controladores digitais, pode ser realizada a conversão da planta a ser controlada de analógico para digital e obter os controladores a partir da função de transferência digital do sistema, ou pode se projetar o controlador de maneira analógica, usando a função de transferência do sistema analógica e, depois, digitalizar o controlador.
 
É correto o que se afirma em:
· I e III, apenas.
· I, II e III, apenas.
· I e IV, apenas.
· II e III, apenas.
· II, III e IV, apenas.
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Sua resposta está correta.
Alternativa correta. A afirmativa I está correta, pois um sistema, para ser controlado, pode ser representado tanto no tempo contínuo quanto no tempo discreto. A afirmativa II está incorreta, uma vez que uma das vantagens de se utilizar o controlador digital no lugar do controlador analógico é o aumento de desempenho que o controlador digital apresenta. Também, a afirmativa III está incorreta, pois a transformada de Laplace é utilizada para os sistemas analógicos, já os sistemas digitais utilizam a transformada Z. Por fim, a afirmativa IV é verdadeira, pois os controladores digitais podem ser obtidos a partir de controladores analógicos ou de plantas digitalizadas.
PERGUNTA 4
No controle digital, diferentemente do controle analógico, é necessário realizar amostras espaçadas por um intervalo de tempo, de um sensor que está no processo a ser controlado. Essa amostragem é realizada por conversores do tipo analógico-digital (A/D) que podem ser implementados de diversas formas. 
Diante disso, analise as afirmativas a seguir.
I. A etapa de quantização é uma espécie de arredondamento do valor analógico para o valor digital mais distante possível da medição, dentre aqueles permitidos pelo A/D.
II. Um problema prático da amostragem de sinais é o aliasing, no qual parte do espectro adjacente interfere no espectro original, pois os sinais práticos não são limitados em banda. 
III. Sistemas de aquisição de dados (Data Acquisition System — DAQ —) são usados para ler sinais analógicos e convertê-los para serem processados por um sistema digital. 
IV. Sistemas de aquisição de dados (Data Acquisition System — DAQ —) são usados para ler sinais digitais e convertê-los para serem processados por um sistema analógico. 
É correto o que se afirma em:
· II e III, apenas.
· II e IV, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· II, III e IV, apenas.
· I e II, apenas.
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Sua resposta está correta.
Alternativa correta. A afirmativa I está errada, pois a quantização é o arredondamento para o valor digital mais próximo possível da medição, já a afirmativa II está correta, pois o aliasing é um problema prático que surge no controle digital, necessitando de filtros. Por fim, as afirmativas III e IV estão corretas, pois os sistemas DAQ convertem sinais analógicos e digitais, para serem utilizados nos sistemas analógicos e digitais, conforme a aplicação.
PERGUNTA 5
Os softwares para o uso em Controle de sistemas são essenciais em diversas situações, uma vez que essas ferramentas auxiliam na modelagem, no projeto e no controle dos sistemas. Utilizando esses softwares, é possível declarar funções de transferência na frequência. Considere o código declarado a seguir no script de um dos softwares utilizados:
 
num = [ 1 2 ];
den = [ 1 2 3 ];
sis = tf(num,den).
 
Assinale a alternativa que apresenta a função de transferência declarada no código.
· 
· 
· 
· XXXXXXXXXXX
· 
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Sua resposta está correta.
Alternativa correta, pois a função de transferência é a razão entre o numerador e o denominador; o numerador é dado por s + 2, e o denominador, s2 + 2s + 3.
PERGUNTA 6
A modelagem matemática de um sistema é essencial para conhecer o seu comportamento em diversas condições de operação, para conseguir melhorar o seu desempenho, para projetar controladores, entre outras vantagens. A modelagem matemática é realizada pela relação de equações diferenciais, relacionando a saída pela entrada. Com isso, considere um sistema mecânico que descreve a suspensão de um automóvel, em que z(t) corresponde ao deslocamento no eixo vertical indicando a saída do sistema, a massa M representa o carro e a variável Fext é a força externa aplicada ao carro, sendo a variável de entrada, como mostrado na figura a seguir.
Figura – Esquema em diagrama de blocos de uma suspensão automotiva
Fonte: Elaborada pelo autor.
#PraCegoVer: a imagem é um esquema do sistema de suspensão mecânica, com as respectivas setas apontando na direção que cada variável atua no sistema de suspensão. Um quadrado que representa a massa do carro, com a variável M, três setas apontando para baixo, na qual a primeira representa a força peso, a segunda representa a força da mola e a terceira representa a força do amortecedor. Além disso, há duas setas apontando para cima, na qual uma representa a força externa e a outra representa o deslocamento z no tempo.
 
Com base no excerto apresentado,avalie as afirmações a seguir:
I. O sistema de suspensão automotiva apresentado é um sistema de segunda ordem.
II. A razão entre o deslocamento do carro pela força externa aplicada, ou seja, a razão da saída pela entrada, no domínio da frequência é dado por , sendo k a constante da mola e b a constante de amortecimento.
III. O valor da constante de tempo do sistema de suspensão automotiva possui o mesmo valor da massa do carro M.
IV. No sistema de suspensão automotivo, quanto maior o coeficiente de amortecimento, maior será a amplitude da oscilação.
 
É correto o que se afirma em:
· II, III e IV, apenas.
· I, III e IV, apenas.
· II e IV, apenas.
· I e III, apenas.
· I e II, apenas.
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PERGUNTA 7
Os equipamentos modernos utilizam técnicas de processamento digital de sinais para programar algoritmos de tomadas de decisões, fazer avaliações, monitoramento etc. O primeiro passo é amostrar os sinais de interesse, transformando em uma sequência de tempo discreto que possa ser armazenada digitalmente e usada por um processador.
De acordo com o exposto, analise as afirmativas a seguir.
I. A discretização dos sinais contínuos consiste em multiplicá-los por um degrau unitário, ou seja, uma sequência de funções impulso unitário, igualmente, espaçadas no tempo.
II. Sinais de tempo discreto podem ser obtidos a partir da amostragem de sinais de tempo contínuo. 
III. A discretização dos sinais contínuos consiste em multiplicá-los por um trem de impulsos, ou seja, uma sequência de funções impulso unitário, igualmente, espaçadas no tempo. 
IV. O conversor analógico-digital (A/D) converte o sinal de tempo contínuo em uma sequência de amostras representada em números binários proporcional à amplitude do sinal.
É correto o que se afirma em:
· II e III, apenas.
· I e IV, apenas.
· II e IV, apenas.
· I, II e IV, apenas.
· II, III e IV, apenas.
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Sua resposta está correta.
Alternativa correta. A afirmativa I está incorreta, pois a discretização de sinais contínuos é a multiplicação por um trem de impulsos, e não de degrau unitário. A afirmativa II está correta, pois os sinais de tempo discreto podem ser obtidos por meio da amostragem de sinais contínuos. A afirmativa III é verdadeira também, pois a discretização dos sinais contínuos é dada pela multiplicação por um trem de pulsos, igualmente, espaçados no tempo. A afirmativa IV é verdadeira, pois o conversor A/D que é utilizado para passar um sinal do tempo contínuo para tempo discreto.
PERGUNTA 8
O Lugar Geométrico das Raízes (LGR) pode ser utilizado para descrever qualitativamente o desempenho de um sistema à medida que os seus parâmetros são alterados, como a variação do ganho sobre a ultrapassagem percentual, ou o tempo de acomodação e até mesmo o instante de pico.
Dado o sistema com a função de transferência a seguir.
 
Assinale a alternativa que apresenta o código a ser digitado no software para desenhar o LGR da função de transferência F(s).
· sys= tf([2 3],[1 2 3]);
pzmap(sys)
· sys= tf([2 3],[1 2 3]);
step(sys)
· sys= tf([2 3],[1 2 3]);
bode(sys)
· sys= tf([2 3],[1 2 3]);
rlocus(sys)
· sys= tf([2 3],[1 2 3]);
nyquist(sys)
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PERGUNTA 9
Leia o excerto a seguir: 
 
“Sistemas que realizam as medições e correções em um processo, ou planta, são chamados de sistemas em malha fechada, ou sistemas de controle com realimentação. Sistemas que não possuem essas propriedades de medição e correção são chamados de sistemas em malha aberta”.
 
NISE, N. S. Engenharia de Sistemas de Controle. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017. p. 37.
 
Considerando as informações do texto e a definição de malha aberta e malha fechada, assinale a alternativa que apresenta apenas exemplos de equipamentos em malha fechada.
· Ar-condicionado e piloto automático de velocidade de carro.
· Torradeira e aspirador de pó.
· Máquina de lavar e ferro de passar roupa.
· Micro-ondas e fogão elétrico.
· Chuveiro elétrico e aparador de barba elétrico.
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PERGUNTA 10
A transformada Z é uma ferramenta matemática de tempo discreto, equivalente à transformada de Laplace, que serve para sinais e sistemas contínuos. A transformada Z é uma série de potência, conhecida como Laurent e necessita que os valores de z estejam em uma faixa para que os valores de entrada atinjam valores estáveis.
Como é conhecida essa faixa de valores de z? Assinale a alternativa correta.
· Região de depleção.
· Região de instabilidade.
· Região de convergência.
· Área bilateral.
· Área conjugada.
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