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Teste 1-2017_1

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1 – Considere o sistema de controle com 2/(s^2+6s+25). Qual controlador você escolheria (P, PD ou PI ?) a fim de que o sistema em malha fechada tenha par de pólos complexos dominantes com amortecimento 0,9ξ ≥ e a resposta à entrada degrau seja a mais rápida possível, com erro em regime a entrada rampa menor ou igual a 0,1? Justifique a sua resposta e projete o controlador escolhido.

Escolheria um controlador PD, pois ele permite ajustar o amortecimento do sistema e a resposta transitória, além de não introduzir erro em regime para entrada degrau.
O controlador PD pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando o ganho Kp e a constante de tempo do derivador Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.

4 – Considere o sistema de controle com FTMA 1/(s^2+3). Qual controlador você escolheria (P, PD ou PI ?) a fim de que o sistema em malha fechada tenha par de pólos complexos dominantes com amortecimento 0,707ξ ≥ e a resposta à entrada degrau seja a mais rápida possível, com erro em regime menor ou igual a 1? Projete este controlador.

Escolheria um controlador PD, pois ele permite ajustar o amortecimento do sistema e a resposta transitória, além de não introduzir erro em regime para entrada degrau.
O controlador PD pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando o ganho Kp e a constante de tempo do derivador Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,06 ± j1,06.
Para atender à especificação de erro em regime, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,5.

5 - Idem problema 4 para o sistema de controle com FTMA 2/(s^2+3)(s+1).

Escolheria um controlador PD, pois ele permite ajustar o amortecimento do sistema e a resposta transitória, além de não introduzir erro em regime para entrada degrau.
O controlador PD pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando o ganho Kp e a constante de tempo do derivador Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,06 ± j1,06.
Para atender à especificação de erro em regime, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,5.

6 – Considere o sistema de controle com FTMA 3,2/(s^3+2s^2+6s+4). Qual controlador você escolheria (PI ou PID?) a fim de que a resposta ao degrau seja a mais rápida possível, com o sobressinal menor ou igual a 10% e erro em regime à entrada degrau igual a zero? Projete este controlador.

Escolheria um controlador PID, pois ele permite ajustar a resposta transitória e o erro em regime.
O controlador PID pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando os ganhos Kp, Ki e Kd para atender às especificações de tempo de subida, sobressinal e erro em regime.
Para atender às especificações de tempo de subida e sobressinal, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,2 ± j2,08.
Para atender à especificação de erro em regime, é necessário que o ganho do integrador Ki seja ajustado para 0,4.
Para atender às especificações de tempo de subida e sobressinal, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,6.
Para atender às especificações de tempo de subida e sobressinal, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,4.

9 – No projeto do controlador PI usando o LR, obtivemos a Figura 2 apresentada abaixo. Projete um controlador PID para o sistema de controle com 1/(s+3,6), afim de que a resposta seja rápida e sobre-amortecida (determine os ganhos kp, ki e kd).

Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,8 ± j1,8.
O controlador PID pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando os ganhos Kp, Ki e Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que o ganho do integrador Ki seja ajustado para 0,69.

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Questões resolvidas

1 – Considere o sistema de controle com 2/(s^2+6s+25). Qual controlador você escolheria (P, PD ou PI ?) a fim de que o sistema em malha fechada tenha par de pólos complexos dominantes com amortecimento 0,9ξ ≥ e a resposta à entrada degrau seja a mais rápida possível, com erro em regime a entrada rampa menor ou igual a 0,1? Justifique a sua resposta e projete o controlador escolhido.

Escolheria um controlador PD, pois ele permite ajustar o amortecimento do sistema e a resposta transitória, além de não introduzir erro em regime para entrada degrau.
O controlador PD pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando o ganho Kp e a constante de tempo do derivador Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.

4 – Considere o sistema de controle com FTMA 1/(s^2+3). Qual controlador você escolheria (P, PD ou PI ?) a fim de que o sistema em malha fechada tenha par de pólos complexos dominantes com amortecimento 0,707ξ ≥ e a resposta à entrada degrau seja a mais rápida possível, com erro em regime menor ou igual a 1? Projete este controlador.

Escolheria um controlador PD, pois ele permite ajustar o amortecimento do sistema e a resposta transitória, além de não introduzir erro em regime para entrada degrau.
O controlador PD pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando o ganho Kp e a constante de tempo do derivador Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,06 ± j1,06.
Para atender à especificação de erro em regime, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,5.

5 - Idem problema 4 para o sistema de controle com FTMA 2/(s^2+3)(s+1).

Escolheria um controlador PD, pois ele permite ajustar o amortecimento do sistema e a resposta transitória, além de não introduzir erro em regime para entrada degrau.
O controlador PD pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando o ganho Kp e a constante de tempo do derivador Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,06 ± j1,06.
Para atender à especificação de erro em regime, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,5.

6 – Considere o sistema de controle com FTMA 3,2/(s^3+2s^2+6s+4). Qual controlador você escolheria (PI ou PID?) a fim de que a resposta ao degrau seja a mais rápida possível, com o sobressinal menor ou igual a 10% e erro em regime à entrada degrau igual a zero? Projete este controlador.

Escolheria um controlador PID, pois ele permite ajustar a resposta transitória e o erro em regime.
O controlador PID pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando os ganhos Kp, Ki e Kd para atender às especificações de tempo de subida, sobressinal e erro em regime.
Para atender às especificações de tempo de subida e sobressinal, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,2 ± j2,08.
Para atender à especificação de erro em regime, é necessário que o ganho do integrador Ki seja ajustado para 0,4.
Para atender às especificações de tempo de subida e sobressinal, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,6.
Para atender às especificações de tempo de subida e sobressinal, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,4.

9 – No projeto do controlador PI usando o LR, obtivemos a Figura 2 apresentada abaixo. Projete um controlador PID para o sistema de controle com 1/(s+3,6), afim de que a resposta seja rápida e sobre-amortecida (determine os ganhos kp, ki e kd).

Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que os pólos dominantes do sistema em malha fechada estejam localizados em -1,8 ± j1,8.
O controlador PID pode ser projetado utilizando o método do lugar das raízes, ajustando os ganhos Kp, Ki e Kd para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que o ganho Kp seja ajustado para 1,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que a constante de tempo do derivador Kd seja ajustada para 0,5.
Para atender às especificações de amortecimento e tempo de resposta, é necessário que o ganho do integrador Ki seja ajustado para 0,69.

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Lista de Exercícios para o Teste 1 de Sistemas Realimentados (18/05/2017) 
 
1 – Considere o sistema de controle com 
2
25
( )
( 6 25)
MAG s
s s s

 
. Qual controlador 
você escolheria (P, PD ou PI ?) a fim de que o sistema em malha fechada tenha par de 
pólos complexos dominantes com amortecimento 0,9  e a resposta à entrada degrau 
seja a mais rápida possível, com erro em regime a entrada rampa menor ou igual a 0,1? 
Justifique a sua resposta e projete o controlador escolhido. 
 
2 - Idem problema 1 para o sistema de controle com FTMA 
 
2
2
2 2
( )
( 3 2)
MA
s s
G s
s s s
 

 
. 
 
3 – Projete um controlador PID para o sistema de controle cuja FTMA é 
3,6
( )
( 3,6)
MAG s
s s


. Calcule os parâmetros deste controlador, afim de que o sistema 
em malha fechada tenha resposta à entrada degrau sobre amortecina ( 1  ) e seja a 
mais rápida possível, além do erro em regime à entrada parábola ser menor ou igual a 
1. 
4 – Considere o sistema de controle com FTMA 
 
2
1
( )
( 3)
MAG s
s

 
 Qual controlador você escolheria (P, PD ou PI ?) a fim de que o sistema em malha 
fechada tenha par de pólos complexos dominantes com amortecimento 0,707  e a 
resposta à entrada degrau seja a mais rápida possível, com erro em regime menor ou 
igual a 1? Projete este controlador. 
5 - Idem problema 4 para o sistema de controle com FTMA 
 
2
2
( 3)
( )
( 1)
MA
s
G s
s


 . 
 
6 – Considere o sistema de controle com FTMA 
 
3 2
1
( )
4 6 1
MAG s
s s s

  
 
Davi
Selecionar
Davi
Selecionar
 Qual controlador você escolheria (PI ou PID?) a fim de que a resposta ao degrau seja a 
mais rápida possível, com o sobressinal menor ou igual a 10% e erro em regime à 
entrada degrau igual a zero? Projete este controlador. 
 
 
7 – A Figura 1 abaixo mostra o LR da eq. Característica 1 ( ) 0MAPI G s   da primeira 
etapa do projeto do controlador PID de uma determinada planta. Pretende-se que o 
sistema em malha fechada com PID tenha par de pólos complexos dominantes com 
amortecimento 0,707  , a resposta à entrada degrau seja a mais rápida possível, e a 
entrada rampa possua erro em regime menor ou igual a 10. 
(7.1 ) Calcule os parâmetros do controlador PI da primeira etapa do PID. 
(7.2) Determine o controlador PD na segunda etapa do controlador PID. 
 
8 - 
 
Figura 1 
 
9 – No projeto do controlador PI usando o LR, obtivemos a Figura 2 apresentada 
abaixo. 
-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0.20.40.580.720.83
0.91
0.96
0.99
0.20.40.580.720.83
0.91
0.96
0.99
0.250.50.7511.251.51.752
Root Locus Editor for Open Loop 1 (OL1)
Real Axis
Im
a
g
 A
x
is
 
Figura 2 
Projete um controlador PID para o sistema de controle com 
1
( )
( 3,6)
MAG s
s s


, afim 
de que a resposta seja rápida e sobre-amortecida (determine os ganhos kp , ki e kd )

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