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Modelagem de Sistemas

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Diversos são os tipos de sistemas. Eles podem ser sociais, químicos ou biológicos, como o sistema de economia nacional com a taxa de inflação do produto. A natureza do sistema não importa; apenas o comportamento dinâmico é de grande importância para o profissional da área de controle.
Na teoria clássica de controle, que se concentra em sistemas técnicos, o sistema que será influenciado é chamado de:
a. atuador.
b. planta.
c. controlador.
d. variáveis.
e. realimentador.

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Respostas

Ed

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Na teoria clássica de controle, o sistema que será influenciado é conhecido como "planta". A planta é o sistema que está sendo controlado e que responde às ações do controlador. Vamos analisar as alternativas: a) Atuador - Este é o componente que aplica a ação de controle na planta, mas não é o sistema que está sendo influenciado. b) Planta - Esta é a opção correta, pois se refere ao sistema que está sendo controlado. c) Controlador - Este é o dispositivo que toma decisões sobre como influenciar a planta, mas não é o sistema em si. d) Variáveis - Refere-se a elementos que podem ser medidos ou controlados, mas não é o sistema. e) Realimentador - Este é um componente que fornece informações sobre o estado da planta ao controlador, mas não é o sistema que está sendo influenciado. Portanto, a resposta correta é: b) planta.

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Nos sistemas lineares, com entradas e saídas únicas, a realimentação do sistema se dá por meio dos valores de entrada e de saída. Já no controle moderno, temos uma metodologia diferente, a de realimentação de estado.
Sobre a metodologia de realimentação de estados, assinale a alternativa correta.
a. Para que os polos de um sistema sejam realinhados, é necessário realizar uma multiplicação da matriz k do sistema.
b. A metodologia de realocação dos polos não pode ser aplicada a sistemas de espaço de estados.
c. A realimentação dos estados se dá pelos valores de saída de um medidor K, localizado dentro do sistema.
d. A realimentação dos estados consiste em realocar os polos de uma malha aberta, modificando a dinâmica do sistema.
e. Para que haja a realimentação de um sistema que utiliza a metodologia dos espaços dos estados, é necessário que ele tenha entradas e saídas únicas.

Segundo Jiang, Sontag e Wang (1999), a tecnologia digital pode ser usada para manter as condições nos sistemas operacionais o mais próximo possível dos valores desejados, apesar das mudanças no ambiente operacional. Tradicionalmente, os sistemas de controle têm utilizado componentes analógicos, isto é, controladores que geram saídas contínuas no tempo.
Com relação ao comportamento do sistema de controle discreto, assinale a alternativa correta:
a. Sistema no qual a mudança é observada em instantes discretos de tempo.
b. Sistema no qual a mudança é observada em conjunto isolado no tempo.
c. Método no qual a continuidade é notada pela variância das medidas ao longo do tempo.
d. Alternativa de controle de sinal de tempo em dados analógicos.
e. Sistema no qual a mudança é observada em instantes contínuos de tempo.

Os projetos de sistemas reguladores com observadores podem ser desenvolvidos por meio de alocação de polos, sendo esses sistemas sem referência ou entrada de comando. Para desenvolver um projeto de sistema desse tipo, Ogata (2010) indica quatro passos.
A respeito dos quatro passos para o projeto de sistemas reguladores com observadores, analise as afirmativas a seguir.
I. Primeiro, deve-se determinar a matriz de ganho de realimentação de estado k e a matriz de ganho ke do observador.
II. O segundo passo é escolher os polos de malha fechada para efeito de alocação de polos e os polos desejados do observador.
III. No terceiro passo, obtém-se um modelo para a planta no espaço de estado.
IV. Por fim, utilizando as matrizes de ganho k e ke, obtém-se a função transferência do controlador observador.
a. III e IV, apenas.
b. II e III, apenas.
c. I, apenas.
d. II e IV, apenas.
e. I e II, apenas.

Define-se como um conjunto de equações matemáticas que fornece um meio computacional (recursivo) eficiente para estimar o estado de um processo, de forma a minimizar a média do erro quadrático.
O enunciado descreve qual conceito?
a. Quantização.
b. Variável aleatória.
c. Variância.
d. Ruído.
e. O filtro de Kalman.

Maya e Leonardi (2015) afirmam que projetar um observador de estados é o mesmo que apontar a matriz H de realimentação do erro de resposta do observador.
Sobre projetar sistemas de controle com observadores, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Trata-se de um método no domínio do tempo.
II. ( ) Os observadores são inseridos para variáveis mensuráveis e não mensuráveis.
III. ( ) Projetos com alocação de polos com observador não precisarão de verificação de margem de estabilidade.
IV. ( ) Os polos desejados da malha fechada podem ser alocados arbitrariamente.
a. V, V, V, F
b. V, V, F, F.
c. F, F, V, V.
d. V, F, F, V.
e. F, V, V, F.

Podemos pensar o controle de projeto a partir do controle clássico e do controle moderno. O controle moderno surge para atender a uma necessidade de mercado e para solucionar algumas divergências de controle com o avanço da competitividade na indústria.
Sobre as variáveis de estado, assinale a alternativa correta.
a. Um dos princípios das variáveis de estado é representar o estado inicial do sistema.
b. A metodologia de variáveis de estado é útil, pois é aceita para medir todos os tipos de grandeza.
c. A escolha das variáveis de estado leva em consideração somente o tipo de malha do sistema.
d. As variáveis de estado constituem o maior conjunto de variáveis capazes de determinar o estado de um sistema dinâmico.
e. A escolha do número de variáveis de estado é importante, uma vez que o número de variáveis de estado deve ser sempre inferior à ordem do sistema.

Um objetivo possível no projeto de um sistema de controle é que a saída do sistema controlado deve reproduzir, exatamente, a entrada. Por outro lado, definir o projeto de um sistema robusto requer que encontremos um compensador adequado, tal que a sensibilidade em malha fechada seja menor que algum valor de tolerância.
Nesse cenário, qual é o papel da função de transferência?
a. Avalia a qualidade da entrada de referência em um sistema.
b. Representa a relação entre o sinal de saída de um sistema e o sinal de entrada.
c. Avalia, apenas, a quantidade de saída controlada no sistema.
d. Representa, apenas, a variação entre o sinal de saída de um sistema.
e. Indica a qualidade da modelagem em um sistema de controle.

Na metodologia dos sistemas de controle moderno, temos os observadores de estado. Eles configuram uma solução e até mesmo uma técnica utilizada para medir sistemas.
Sobre os observadores de estado, assinale a alternativa correta.
a. Os observadores de estado são criados para facilitar a operação do sistema, porém acabam por torná-la mais onerosa.
b. Os observadores de estado surgiram dentro do controle clássico e pela necessidade de tornar os sistemas lineares controláveis.
c. Os observadores de estado são criados utilizando a mesma modelagem do sistema real, porém com o acesso às variáveis disponíveis.
d. Os observadores de estado devem estar obrigatoriamente inseridos dentro do sistema, de modo a medir as variáveis.
e. Por meio da observação de estados, pode-se verificar os gastos e a eficiência de um sistema.

A teoria dos sistemas de controle linear robustos cresceu, notavelmente, nos últimos anos. A aplicabilidade se espalha pelo ambiente industrial, sendo uma ferramenta inestimável para análise e projeto de sistemas diversos.
Com relação ao objetivo de um controle do tipo robusto, assinale a alternativa correta:
a. Projetar um controlador que satisfaça a estabilidade e o desempenho para um conjunto de modelos.
b. Projetar um controlador que satisfaça apenas a estabilidade para um conjunto de modelos.
c. Simular cenários abstratos com variáveis aleatórias.
d. Considerar, apenas, modelos com certezas garantidas.
e. Simular cenários reais com variáveis aleatórias.