Questões de Concurso Sobre sistemas de controle em engenharia eletrônica

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 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 

Controladores proporcional (P), integral (I) e derivativo (D) são amplamente empregados em sistemas de controles industriais, sejam sistemas elétricos, mecânicos, eletromecânicos, químicos e entre outros, por apresentarem robustez na atuação. Nesses tipos de controladores, a principal diferença na atuação do controlador derivativo (D) em comparação com o controlador integrativo (I), é:

A estrutura de controle do tipo PID é largamente utilizada na indústria, por ser uma estratégia de controle de relativa simplicidade e com capacidade de conferir ao sistema importantes requisitos de desempenho. 

Existem diversas técnicas para sintonia dos parâmetros desse tipo de controlador, a qual deve ser escolhida de acordo com as características do sistema como um todo. 

Uma destas técnicas é o método 

Em testes de comissionamento de sistemas de controle em operação é comum aplicar sinal do tipo degrau, uma vez que tal resposta contém características do desempenho transitório do sistema.  

Considere que determinado sistema de controle é representado pela sua função de transferência de malha aberta N(s), dada por  



Inicialmente, o valor do ganho do controlador K foi ajustado de forma a tornar o sistema em malha fechada criticamente amortecido.

Caso o ganho K seja ligeiramente aumentado, é esperado que o sistema tenha  

Em um sistema de controle, é importante saber a faixa possível de valores de uma variável para evitar-se o indesejado overflow no armazenamento do resultado final de uma operação. Seja o código C de um compilador que trabalha com inteiros de 16 bits. 



Após a execução desse trecho de código, o valor de b é