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Resolução de exercícios de controlo automático I

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1 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
Exercício 
Obter repostas dos sistemas já modelados para todas as entradas de teste. 
 
 
 
 
 
 
 
Resolução para o circuito com amplificador operacional 
 
 ( 
 
 
) 
 
 
 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
Assim, pode-se dizer que a resposta do sistema ( ) à um dado sinal de entrada ( ) é 
dado por: 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
Resposta do sistema a uma função degrau 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
Aplicação da transformada inversa de Laplace na expressão da resposta . 
 [ ] 
 [ 
 
 
 
 
( 
 
 
)
] 
 
 
 [
 
( 
 
 
)
] 
 [ ] 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
Quando o sinal de entrada for uma função degrau, a resposta do sinal no domínio do 
tempo , é 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Grafico do sinal da resposta do sistema a uma funcao degrau na entrada 
Resposta do sistema a uma função rampa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
) 
 
Aplicação do método das fracções parciais a expressão acima marca. 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
Determinação da variável A. 
( 
 
 
)
( 
 
 
) 
 
 ( 
 
 
)
( 
 
 
)
 
 ( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 ( 
 
 
)
 
 
Seja 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( 
 
 
 
 
 
)
 
 
 
 
 
Determinação da variável B. 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
( 
 
 
)
 
Seja . 
 
( 
 
 
)
 
 
( 
 
 
)
 
3 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
 
Substituição de A e B pelos respectivos valores. 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
) 
 
 
 
 [
 
 
 
 
( 
 
 
)
] 
 
 
 
 [
 
 
 
 
( 
 
 
)
] [
 
 
 
 
( 
 
 
)
] 
Aplicação da transformada inversa de Laplace na expressão da resposta . 
 [ ] 
 { [
 
 
 
 
( 
 
 
)
]} 
 [
 
 
 
 
( 
 
 
)
] 
 [ ] ( 
 
 
 
 
) 
Quando o sinal de entrada for uma função rampa, a resposta do sinal no domínio do 
tempo , é 
 ( 
 
 
 
 
) 
Resposta do sistema a uma função parabólica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
) 
 
Aplicação do método das fracções parciais a expressão acima marca. 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
Determinação da variável A. 
( 
 
 
)
( 
 
 
) 
 
 ( 
 
 
)
( 
 
 
)
 
 ( 
 
 
)
 
 
4 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
 
 
 
 
 ( 
 
 
)
 
 
Seja 
 
 
. 
 
( 
 
 
)
 
 ( 
 
 
 
 
 
)
( 
 
 
)
 
 
 
 
Determinação da variável B. 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
( 
 
 
)
 
Seja . 
 
( 
 
 
)
 
 
( 
 
 
)
 
 
Substituição de A e B pelos respectivos valores. 
 
( 
 
 
) 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
) 
 
 
 
 [
 
 
( 
 
 
)
 
 
 
] 
 
 
 
 [
 
( 
 
 
)
 
 
 
] 
 
 
 [
 
( 
 
 
)
 
 
 
] 
Aplicação da transformada inversa de Laplace na expressão da resposta . 
 [ ] 
 { 
 
 
 [
 
 
 
 
( 
 
 
)
]} 
 
 
 [
 
 
 
 
( 
 
 
)
] 
5 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
 [ ] 
 
 
 ( 
 
 
 
 
) 
Quando o sinal de entrada for uma função rampa, a resposta do sinal no domínio do 
tempo , é 
 
 
 
 ( 
 
 
 
 
) 
Grafico do sinal da resposta do sistema a uma funcao parabolica na entrada 
 
Resolução para o circuito LRC 
 
 ( 
 
 
) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 ) 
 
 
 
 
( 
 
 )
 
 
 
 
 
Assim, pode-se dizer que a resposta do sistema ( ) à um dado sinal de entrada ( ) é 
dado por: 
 
 
 
 
Resposta do sistema a uma função degrau 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicação do método das fracções parciais a expressão acima marca. 
 
 
 
 
 
 
 
[ 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
]
 
 – 
Determinação da variável A. 
6 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
Seja 
 
 
 
 
 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
 
Substituição de A pelo respectivo valor. 
 
 
 
 
 
 
 
[ 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
]
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
 
 
Substituição do resultado obtido resolução do método de fracções parciais. 
 
 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 )
 
 ( (
 
 )
 
)
 
 
 
√ (
 
 )
 
 
√ (
 
 )
 
( 
 
 )
 
 ( (
 
 )
 
)
 
]
 
 
 
 
}
 
 
 
 
 
Aplicação da transformada inversa de Laplace na expressão da resposta . 
 [ ] 
 
{
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
}
 
 
 
7 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
 [ ] 
{
 
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) + 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) +
}
 
 
 
Quando o sinal de entrada for uma função rampa, a resposta do sinal no domínio do 
tempo , é 
 
{
 
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) + 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) +
}
 
 
 
Gráfico da resposta do sistema a uma função degrau na entrada 
Resposta do sistema a uma função rampa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicação do método das fracções parciais a expressão acima marca. 
 
 
 
 
 
 
 
[ 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
]
 
 – 
 
Determinação da variável A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Seja 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Substituição de A pelo respectivo valor. 
8 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
 
 
 
 
 
 
 
[ 
 
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
 
 
Substituição do resultado obtido resolução do método de fracções parciais. 
 
 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
 
}Aplicação da transformada inversa de Laplace na expressão da resposta . 
 [ ] 
 
{
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
}
 
 
 
 [ ] 
{
 
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) + 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) +
}
 
 
 
Quando o sinal de entrada for uma função rampa, a resposta do sinal no domínio do 
tempo , é 
 
{
 
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) + 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) +
}
 
 
 
Gráfico da resposta do sistema a uma função rampa na entrada 
 
Resposta do sistema a uma função parabólica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
Aplicação do método das fracções parciais a expressão acima marca. 
 
 
 
 
 
 
 
[ 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
]
 
 – 
Determinação da variável A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Seja 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Substituição de A pelo respectivo valor. 
 
 
 
 
 
 
 
[ 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
]
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( (
 
 )
 
)
 
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
 
 
Substituição do resultado obtido resolução do método de fracções parciais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
 
}
 
 
 
 
 
10 
 
 
Resolução de exercícios de controlo automático I 2020 
Aplicação da transformada inversa de Laplace na expressão da resposta . 
 [ ] 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
[
 
 
 
 
 
 
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
√ (
 
 
)
 
( 
 
 
)
 
 ( (
 
 
)
 
)
 
]
 
 
 
}
 
 
 
 [ ] 
 
 
{
 
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) + 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) +
}
 
 
 
Quando o sinal de entrada for uma função rampa, a resposta do sinal no domínio do 
tempo , é 
 
 
 
{
 
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) + 
 
 
√ (
 
 
)
 
 
 
 
 *(√ (
 
 
)
 
) +
}
 
 
 
Gráfico da resposta do sistema a uma função rampa na entrada

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