Questões de Concurso Sobre sistemas de controle em engenharia eletrônica

Os sistemas de controle são essenciais para o funcionamento de diversos dispositivos e processos industriais. Eles podem ser classificados como sistemas em malha aberta e sistemas em malha fechada, sendo esses últimos caracterizados pelo uso de realimentação para minimizar erros e melhorar o desempenho. Além disso, a modelagem matemática e a representação por diagramas de blocos permitem analisar e projetar esses sistemas de forma eficiente. A análise das respostas temporais de sistemas de 1ª e 2ª ordem é crucial para avaliar o comportamento dinâmico, como o tempo de acomodação, o tempo de subida e o fator de amortecimento, que influenciam diretamente o desempenho e a estabilidade do sistema. Considerando os conceitos fundamentais de sistemas de controle, relacione adequadamente as colunas a seguir.

1. Sistema em malha aberta.
2. Sistema em malha fechada.
3. Sistema de 1ª ordem.
4. Sistema de 2ª ordem subamortecido.
5. Fator de amortecimento (ζ).

( ) Não utiliza realimentação para ajustar sua saída, sendo mais suscetível a erros causados por perturbações externas.
( ) Caracterizado por resposta com oscilação, onde o valor do fator de amortecimento é 0 < ζ< 1.
( ) Relação entre as características inerciais e dissipativas de um sistema, determinando se a resposta será oscilatória ou crítica.
( ) Utiliza realimentação para comparar a saída com a referência, ajustando o erro para garantir maior precisão.
( ) Representado por uma equação diferencial linear de 1ª ordem, possui resposta exponencial e tempo de acomodação diretamente relacionado à constante de tempo.

A sequência está correta em

O gerenciamento e controle de projetos utiliza diversas ferramentas e técnicas para garantir a execução eficiente, dentro do prazo, do orçamento e com qualidade. Entre elas destacam-se o diagrama de rede PERT-CPM, que ajuda a identificar o caminho crítico e as folgas nas atividades; a Estrutura Analítica de Partição (EAP), que organiza hierarquicamente os elementos do projeto; a Curva S, que acompanha o progresso físico-financeiro ao longo do tempo; e a Análise de Risco, que avalia incertezas e seus impactos no projeto. O domínio dessas ferramentas é essencial para identificar atrasos, prever problemas e garantir a entrega dos resultados esperados. Diante do exposto, relacione adequadamente as colunas a seguir.

1. Diagrama de rede PERT-COM.
2. Estrutura Analítica de Partição (EAP).
3. Curva S.
4. Análise de Risco.
5. Caminho Crítico.

( ) Ferramenta que identifica atividades cuja duração total não pode ser atrasada sem impactar diretamente a data final do projeto.
( ) Representação gráfica que compara o avanço planejado e o realizado, possibilitando identificar variações de desempenho ao longo do tempo.
( ) Técnica utilizada para decompor o projeto em componentes hierárquicos que facilitam o planejamento, a execução e o controle.
( ) Método que avalia a probabilidade de eventosincertos e seus impactos nos objetivos do projeto, incluindo prazos e custos.
( ) Gráfico de dependências entre atividades, permitindo calcular durações, folgas e identificar o caminho crítico.

A sequência está correta em

O projeto e a instalação de sistemas elétricos envolve a aplicação rigorosa de normas técnicas para garantir segurança, eficiência e funcionalidade. Esquemas de aterramento, traçado de circuitos e dimensionamento adequado são fundamentais para proteger pessoas, equipamentos e instalações contra falhas elétricas. Além disso, fatores como a queda de tensão, corrente de curto-circuito e compatibilidade eletromagnética devem ser considerados. Diante do exposto, assinale a afirmativa INCORRETA.

Considere um circuito RLC série com R=20 Ω, L=0,5 H e C=50 μF. Se a resposta do circuito é subamortecida, o fator de amortecimento ζ é dado por ______. Assinale a alternativa que preencha corretamente a lacuna.

Sistemas lineares e invariantes no tempo têm fundamental importância nas áreas de processamento de sinais e sistemas de controle. Processamento de sinais é uma tecnologia que aplica algoritmos computacionais em dados digitais para a realização de operações específicas, tais como filtragem digital de sinais, reconhecimento de voz, tratamento de imagens, etc. Em processamento de sinais, a resposta ao impulso de um sistema permite calcular a saída para qualquer sinal de entrada, por meio da convolução deste com a resposta ao impulso do sistema. Um sistema linear tem a seguinte relação para a entrada x[n] e a saída y[n]:

Encontre y[n] dado que os sinais x[n] = δ[n - 1] e g[n] = u[n] - u[n - 3]

Foi desenvolvido um equipamento de comunicação para funcionar como interfone, composto por microfone, fone e microcontrolador. O microfone utilizado possui faixa de resposta de frequência entre 300 Hz e 15 kHz, conforme ilustrado abaixo, enquanto todo o circuito está cuidadosamente acomodado em espaço sob medida, garantindo ajuste preciso dos componentes principais. Para garantir que apenas a voz humana (geralmente na faixa de 300 Hz a 3,4 kHz) seja transmitida de forma eficiente e com qualidade, é necessária uma filtragem adequada. Considerando o contexto do equipamento e suas características de projeto, qual seria a solução mais estável e confiável para realizar essa filtragem?

Fonte: IFSP, 2024

Na indústria atual, um importante sistema de controle é baseado nas técnicas proporcional, integral e derivativa . Em alguns casos, esses métodos são utilizados isoladamente e, em algumas aplicações, são utilizados conjuntamente. Sobre os métodos de controle proporcional, integral e derivativo, podemos afirmar somente que:

Um carro de luxo foi desenvolvido com um sistema que aquece o volante durante tempos de frio, proporcionando maior conforto ao motorista. O aquecimento é feito por uma resistência elétrica que opera com tensão de 5 V. A bateria do veículo fornece 12 V e, para garantir o aquecimento eficiente do volante, sem desperdício de energia, é necessário escolher a solução mais adequada para reduzir a tensão da bateria. Sabendo que a eficiência energética é uma prioridade em aplicações automotivas, qual das opções abaixo é a correta quanto ao procedimento mais indicado para alimentar o aquecedor do volante?

Considere o seguinte esquema elétrico de um CLP, elaborado para implementar uma lógica de selo no seu contato de saída Q2 para ligar/desligar uma lâmpada L1 por meio do acionamento das chaves S1 e S2:

Fonte: IFSP, 2024

Qual alternativa a seguir ilustra um programa, em Linguagem de Programação Ladder, para implementar a lógica acima descrita?

Um determinado processo industrial pode ser modelado através de um sistema linear em diagrama em blocos representado na figura. Em uma situação na qual o ganho do controlador seja ajustado em K = 1, indique a alternativa que apresenta corretamente os polos de malha fechada e a classificação do sistema quanto a sua estabilidade, respectivamente.

Fonte: IFSP, 2024.

Um dos critérios no estudo da qualidade de sistemas de controle em malha fechada é o Erro de regime permanente, determinado por E_reg = 

                                                             

Deste modo, determine-o para o sistema de primeira ordem representado no diagrama de blocos a seguir considerando uma entrada de degrau unitário.

Fonte: IFSP, 2024

A modelagem matemática representa uma etapa importante em projetos de engenharia de controle em que, após a aplicação das leis fundamentais, simplificações e aproximações, é possível determinar uma equação matemática capaz de representar de forma próxima o comportamento dinâmico de um determinado sistema, seja ele térmico, mecânico, elétrico ou hidráulico. Deste modo, dado o circuito eletrônico a seguir, obtenha a função de transferência que represente seu comportamento dinâmico, considerando o amplificador operacional ideal.

Fonte: IFSP, 2024

No estudo de sistemas de controle, nem sempre temos acesso fácil à função de transferência para estudar a sua estabilidade. Uma técnica que pode ser utilizada neste caso é o levantamento experimental do seu diagrama de bode. 

Fonte: IFSP, 2024

Considerando o diagrama de bode apresentado, determine a margem de ganho, margem de fase e a estabilidade deste sistema linear.

Em um sistema de automação industrial que utilize um sensor retrorreflexivo, esse dispositivo é acionado pela 

A figura a seguir representa um sistema de malha fechada constituído por um bloco com função de transferência G(s) no caminho direto e outro bloco com função de transferência H(s) na malha de realimentação. O sinal de entrada é denotado por X(s), e o de saída, por Y(s).

Na situação hipotética apresentada, a função de transferência de malha fechada, entre o sinal de saída e o sinal de entrada, é determinada por 

As funções executadas pelo microprocessador de transmissores inteligentes são

O controle em malha fechada é um método de controle automático em que a ação de controle é baseada na diferença entre a saída desejada para o sistema e a saída real. O objetivo do controle é minimizar o erro entre as duas saídas. O controlador PID (Proporcional, Integral, Derivativo) é um dos controladores mais comuns usado nesse processo. Quanto à ação da componente Integral do controlador PID, ela