Controle e sewrvomecanismo II exercicios tema 3

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A
B
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Uma fábrica utiliza um controlador PID digital para regular a velocidade de uma esteira transportadora. O objetivo é garantir uma
velocidade constante, independente das variações de carga na esteira.
No contexto de regular a velocidade de uma esteira transportadora, qual ação de controle do controlador PID é primordial para
manter a velocidade constante diante de variações de carga?
Alternativas:
Ação Integral.
Ação Derivativa.
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C
D
E
Ação Proporcional.
Ação de Modulação.
Ação de Compensação.
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A Ação Proporcional em um controlador PID é fundamental para manter a velocidade constante em uma esteira
transportadora, especialmente diante de variações de carga. Ela ajusta a velocidade de forma proporcional ao erro observado,
garantindo uma resposta rápida e adequada às mudanças na carga da esteira.
2 Marcar para revisão
Em um processo industrial, um controlador PID digital é usado para manter a pressão constante em um reator químico. O desafio é
lidar com variações rápidas e imprevisíveis na pressão.
Qual componente do controlador PID é mais eficaz para responder a variações rápidas na pressão?
Alternativas:
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A
B
C
D
E
Componente Integral.
Componente Proporcional.
Componente Derivativo.
Componente de Estabilidade.
Componente Adaptativo.
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra C. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
O Componente Derivativo de um controlador PID é essencial para lidar com variações rápidas e imprevisíveis, como as
encontradas na pressão de um reator químico. Ele responde a taxas de mudança, proporcionando uma ação de controle que
previne oscilações e instabilidades decorrentes de mudanças súbitas.
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A
B
C
D
E
3 Marcar para revisão
Em uma estação de tratamento de água, um novo sistema de controle de pH é implementado. Para garantir a precisão do controle,
um controlador PID é escolhido. O engenheiro responsável opta por ajustar manualmente os parâmetros do controlador.
Considerando o texto, analise as afirmativas abaixo:
I. Ajustar manualmente um controlador PID requer conhecimento detalhado do sistema.
II. O termo proporcional do controlador PID responde instantaneamente a variações no erro.
III. O ajuste manual de um controlador PID sempre resulta em uma performance ótima.
É correto o que se afirma em:
Apenas I e II.
Apenas II e III.
Apenas I.
Apenas I e III.
Apenas III.
Resposta correta
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A
B
C
Gabarito Comentado
A afirmativa I é verdadeira, pois o ajuste manual de um controlador PID exige um entendimento aprofundado do sistema para
garantir uma configuração adequada. A afirmativa II também é correta, já que o termo proporcional do controlador PID reage
imediatamente a qualquer variação no erro, ajustando o sinal de controle de forma proporcional. No entanto, a afirmativa III é
incorreta, pois o ajuste manual de um controlador PID não garante automaticamente uma performance ótima; este depende da
habilidade e experiência do engenheiro, além de uma boa compreensão do comportamento do sistema.
4 Marcar para revisão
Se um controlador PID for ajustado com K = 10, K = 8 e K = 4, qual deverá ser o valor da constante de tempo derivativo?P i d
0,4
0,8
1,25
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D
E
2,5
4,0
Resposta correta
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Gabarito Comentado
A constante de tempo derivativo é calculada pela divisão do coeficiente derivativo (K ) pelo coeficiente proporcional (K ).
Neste caso, temos K = 4 e K = 10. Portanto, a constante de tempo derivativo será 4/10 = 0,4. Assim, a alternativa correta é a
"A", que apresenta o valor 0,4.
d P
d P
5 Marcar para revisão
Uma equipe está desenvolvendo um controlador PID para um sistema de regulação de pressão em um processo industrial. Após
algumas análises, eles decidem usar o segundo método de Ziegler-Nichols para a sintonia do controlador. Durante o teste, eles
ajustam o ganho proporcional até que o sistema comece a oscilar.
Qual parâmetro a equipe deve observar atentamente para aplicar corretamente o segundo método de Ziegler-Nichols?
Alternativas:
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A
B
C
D
E
Tempo de resposta do sistema ao ganho proporcional ajustado.
Frequência de oscilação no ponto crítico.
Amplitude das oscilações no ponto crítico.
Tempo de atraso do sistema antes do início da oscilação.
Ganho integral necessário para estabilizar as oscilações.
Resposta correta
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Gabarito Comentado
Ao aplicar o segundo método de Ziegler-Nichols, é crucial observar a amplitude das oscilações quando o sistema atinge o
ponto crítico com um ganho proporcional específico. Esta observação, junto com o período de oscilação, ajuda a definir os
parâmetros apropriados do controlador PID para garantir um controle eficaz e estável do sistema.
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A
B
C
D
E
6 Marcar para revisão
Em um sistema de controle de velocidade para um veículo autônomo, um controlador PID digital é utilizado para manter uma
velocidade constante. O engenheiro observa que, em subidas íngremes, o veículo não mantém a velocidade desejada, indicando um
erro de acompanhamento no sistema.
Qual ajuste no controlador PID poderia ajudar a melhorar o desempenho do veículo em manter uma velocidade constante em
subidas íngremes?
Alternativas:
Aumentar o ganho proporcional.
Diminuir o ganho proporcional.
Aumentar o ganho integral.
Diminuir o ganho derivativo.
Reduzir a frequência de amostragem.
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra C. Confira o gabarito comentado!
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A
B
C
Gabarito Comentado
Aumentar o ganho integral em um controlador PID é a estratégia adequada para melhorar a manutenção da velocidade em
condições variáveis, como em subidas íngremes. O componente integral acumula o erro ao longo do tempo, aumentando a
ação de controle até que o erro seja eliminado. Este ajuste é particularmente eficaz em sistemas como o de controle de
velocidade em veículos autônomos, onde é necessário manter uma velocidade constante apesar das variações no ambiente de
condução.
7 Marcar para revisão
No projeto de controladores digitais, a transformação da função de transferênciado controlador PID em uma __________ é um
passo crucial. Este processo permite a implementação do controlador em __________, adaptando a teoria de controle para
aplicações práticas. Entre os métodos para essa transformação, destacam-se o método de __________ e o método de Tustin, que são
técnicas eficazes para a discretização do controlador PID, permitindo sua aplicação em ambientes digitais.
Assinale a alternativa que contém a sequência correta para preencher as lacunas acima:
equação diferencial - microprocessadores - Euler.
equação de diferença - computadores digitais - Euler.
função analógica - sistemas analógicos - Ziegler-Nichols.
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D
E
equação integral - microcontroladores - Tustin.
função de transferência - computadores analógicos - Euler.
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra B. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
A alternativa correta é "equação de diferença - computadores digitais - Euler". Na transformação da função de transferência de
um controlador PID para implementação digital, é essencial convertê-la em uma equação de diferença. Esta etapa é vital para
permitir a execução do controlador em computadores digitais. O método de Euler é um dos métodos mais utilizados para essa
discretização, possibilitando a aplicação efetiva do controlador PID em ambientes digitais. Esta transformação é fundamental
para a implementação prática de controladores PID em sistemas de controle digital.
8 Marcar para revisão
Utilizando o método de Tustin e período de amostragem de T = 0,2s, para um controlador PID com K = 20, K = 8 e K = 2, qual
deverá ser o coeficiente do termo e(k - 1) na equação de diferença do controlador?
P i d
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A
B
C
D
E
-25,2
-28,0
-32,6
-35,2
-38,4
Resposta incorreta
Opa! A alternativa correta é a letra E. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
Para resolver essa questão, é necessário aplicar o método de Tustin, que é uma técnica de discretização usada para transformar
uma equação diferencial contínua em uma equação de diferença discreta. No caso de um controlador PID, os coeficientes Kp,
Ki e Kd são usados para ajustar o comportamento do controlador. O coeficiente do termo e(k-1) na equação de diferença do
controlador, considerando os valores dados e o período de amostragem, resulta em -38,4. Portanto, a alternativa correta é a E,
que indica o valor -38,4.
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A
B
C
D
E
9 Marcar para revisão
Um controlador PID está sendo ajustado usando o método de Ziegler-Nichols. Este método é conhecido por suas regras práticas
para a sintonia dos ganhos do controlador.
Qual é o principal objetivo da sintonia de um controlador PID usando o método de Ziegler-Nichols?
Alternativas:
Minimizar o erro em regime permanente.
Maximizar a precisão em baixas frequências.
Ajustar o ganho para obter uma margem de fase desejada.
Encontrar um equilíbrio entre estabilidade e rapidez de resposta.
Reduzir o consumo de energia do controlador.
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
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A
B
C
O método de Ziegler-Nichols é utilizado na sintonia de controladores PID com o objetivo de encontrar um equilíbrio entre a
estabilidade do sistema e a rapidez de sua resposta. O método fornece um procedimento prático para ajustar os ganhos do
controlador de forma a alcançar uma resposta rápida sem comprometer a estabilidade do sistema, o que é crucial em muitas
aplicações de controle.
10 Marcar para revisão
Um engenheiro está projetando um sistema de controle de temperatura para um forno industrial. O objetivo é manter a temperatura
estável em 150°C. Ele opta por um controlador PID digital. Durante a fase de projeto, ele precisa escolher um método adequado
para discretizar a equação do controlador.
Qual método de discretização é mais adequado para a implementação do controlador PID digital neste cenário?
Alternativas:
Método de Newton.
Método de Tustin.
Método de Lagrange.
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D
E
Método de Fourier.
Método de Gauss.
Resposta correta
Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!
Gabarito Comentado
O Método de Tustin é uma escolha apropriada para discretizar a equação do controlador PID em um sistema de controle
digital, como o do forno industrial mencionado no estudo de caso. Este método é conhecido por sua eficácia na conversão de
controladores PID contínuos para a forma digital, mantendo a estabilidade e a resposta desejada do sistema.
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