Questões de Concurso Público INPE 2024 para Tecnologista Júnior I - Engenharia de Sistemas de Satélites - Missões Espaciais

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Q2521643 Engenharia Eletrônica
Para fins de realização de uma simulação computacional, uma equipe de engenheiros obteve um modelo simplificado da dinâmica de um satélite de comunicações, na forma de função de transferência, a partir da seguinte equação diferencial:
Imagem associada para resolução da questão

em que: f(t) = força de controle (entrada do modelo)
d = distância entre o ponto de aplicação da força de controle e o centro de massa
I = momento de inércia
a(t) = ângulo de orientação do satélite (saída do modelo)
Foram atribuídos os seguintes valores para os parâmetros do sistema: d = 1,2 m e I = 4.000 kgm².
A equipe analisou o comportamento do satélite sujeito a diferentes sinais de entrada.
Assinale a opção que contém a resposta temporal do modelo a dois pulsos sequenciais, com as seguintes características: um pulso de 20 N, em t = 10s, com uma pequena duração de apenas 0,1s e um outro pulso em t = 20s, com mesma duração e intensidade, mas com magnitude negativa. Os pulsos podem ser considerados como excitações impulsivas. 
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Q2521644 Engenharia Aeronáutica
O controle de atitude é um dos diversos subsistemas que compõem um satélite artificial, sendo responsável pela manutenção e/ou alteração da altitude e posição do satélite. Para o seu correto funcionamento é empregado um conjunto de sensores e atuadores, propiciando ao satélite a capacidade de conhecer sua orientação e posição no espaço e de corrigi-las, caso necessário.
Entre os diversos sensores que podem ser empregados na constituição desse sistema, um deles se baseia na detecção de radiação infravermelha para identificar a zona de transição entre a temperatura do espaço e da Terra.
Esse sensor é denominado 
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Q2521645 Física
Considere que N termômetros meteorológicos são colocados em certa região dentro de uma circunferência de raio R.
A probabilidade de a distância entre o centro da circunferência e o termômetro mais próximo ser maior que r, sendo r < R, é igual a
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Q2521646 Estatística
Um pesquisador residente de uma cidade X, coleta dados ambientais em 3 outras cidades, digamos, A, B e C. O pesquisador coleta dados em cada cidade com probabilidade 0,5, 0,3 e 0,2, respectivamente. As probabilidades de chover nas cidades A, B e C no dia de visita do pesquisador são respectivamente de 0,01, 0,02 e 0,05.
Dado que choveu em um dia de visita do pesquisador, a probabilidade do pesquisador estar na cidade A é de, aproximadamente,
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Q2521647 Estatística
Um instituto de pesquisas coletou três imagens de satélites por sensores fotográficos. Cada imagem pode ter resolução Alta, Média e Baixa. Sejam X e Y duas variáveis aleatórias que representam o número de imagens coletadas com resolução alta e com resolução baixa, respectivamente.
Considere as probabilidades conjuntas de X e Y dadas no quadro abaixo:
Imagem associada para resolução da questão

Determine a esperança condicional de X dado que Y = 1. 
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Q2521648 Estatística
Considere uma variável aleatória X que representa o risco de desastres geo-hidrológicos.
Suponha que X possa ser modelada através da seguinte função densidade de probabilidade:
Imagem associada para resolução da questão

Determine a variância de X. 
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Q2521649 Estatística
Suponha que o número de lançamentos de satélites em órbita segueuma distribuição de Poisson com uma média de 6 por dia.
A probabilidade de que em um dia qualquer sejam lançados pelomenos 2 satélites é de 
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Q2521650 Matemática
Os quaternions são uma espécie de extensão dos números complexos para três dimensões, muito utilizados na física e engenharias, como por exemplo no equacionamento da orientação de robôs manipuladores.
Considere os quaternions Q1 e Q2, dados por:
Q1 = 1 − iQ2 = ij + k.
Sabendo que o quaternion Q3 é dado por Q3 = Q1Q2, o módulo de Q3 é
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Q2521651 Engenharia Eletrônica
Sistemas dinâmicos podem apresentar inúmeras realizações em espaço de estado, onde todas apresentam mesma relação entradasaída. No entanto, algumas realizações contêm propriedades peculiares, tais como a realização balanceada, largamente empregada em algoritmos de redução de modelo como o truncamento balanceado.
Considere que um determinado sistema dinâmico possui uma realização em espaço de estados inicial, e que essa realização é “rotacionada” para uma nova realização através de uma matriz de transformação P.
Com relação à transformação de similaridade empregada na matriz de estado da realização inicial, analise as afirmativas a seguir.

I. Consiste na mudança das bases da matriz transformada.
II. Preserva autovalores da matriz transformada.
III. A matriz de transformação P deve ser unitária.

Está correto o que se afirma em
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Q2521652 Matemática
Existe grande interesse no desenvolvimento de algoritmos mais eficientes para cálculo de autovalores, sobretudo em matrizes esparsas e de alta ordem, as quais naturalmente advém da modelagem de sistemas dinâmicos reais de grande porte.
Nesse contexto, considere um sistema de grande porte representado por uma matriz P dada por:
Imagem associada para resolução da questão

Um dos autovalores da matriz P é 
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Q2521653 Matemática
A representação de sistemas dinâmicos por modelo de espaço de estados estabelece um significado físico-conceitual às características matemáticas das matrizes de estado que compõem tal modelo. Nesse diapasão, ressalta-se os autovalores e autovetores da matriz de estados, os quais estão intimamente ligados a caracterização da dinâmica desse sistema.
Considere que um sistema dinâmico possui uma matriz de estado J, a qual é descrita a seguir:
Imagem associada para resolução da questão

Sabe-se ainda que esta matriz possui um autovetor v, onde v = [0 −1 0 1 0].
Nessas condições, um dos autovalores da matriz
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Q2521654 Matemática
Considere um sistema dinâmico, linear e invariante no tempo, decondições iniciais nulas, o qual é submetido a uma entrada forçada.
A resposta descrita pelos estados desse sistema depende de três aspectos: do sinal de entrada, da matriz de entrada e da matriz de transição de estados. Considerando que s é a variável de Laplace, I é a matriz identidade e A é a matriz de estados, a matriz de transição de estados Φ(s) desse sistema é
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Q2521655 Matemática
A resposta descrita pelos estados de um sistema dinâmico possui duas componentes: resposta natural e resposta forçada. De particular interesse é a resposta natural, a qual depende apenas da matriz de transição de estados Φ(t) e das condições iniciais desses estados. Considere um determinado sistema dinâmico linear e invariante no tempo, cuja matriz de estados pode ser fatorada em MLM⁻¹, onde as matrizes L e M são definidas por
Imagem associada para resolução da questão

A matriz de transição de estados (
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Q2521656 Matemática
A modelagem matemática de diversos fenômenos físicos resulta em equações ou sistemas de equações diferenciais ordinárias, cujos métodos de solução são de grande interesse e aplicação para as áreas de engenharias.
Considere que a modelagem das tensões em V em dois componentes de um circuito elétrico, denominadas VC(t) e VR(t), com respeito ao acionamento no instante inicial de uma fonte de tensão VEX(t) é dada pela seguinte equação:
34-1.png (328×76)

Sabendo que a fonte de tensão VEX(t) produz uma tensão constante de 10 V ao ser acionada, o equacionamento acima representado pode ser descrito por um sistema de equações diferenciais de 1ª ordem dado por:
Imagem associada para resolução da questão

Nessas condições, as matrizes A e B são, respectivamente,  
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Q2521657 Engenharia Eletrônica
A transformada de Laplace é extensamente utilizada em sistemas de controle, uma vez que os principais métodos clássicos de análise e síntese são realizados no domínio da frequência. Corroborando com essa prática, verifica-se que muitas características da resposta temporal podem ser inferidas diretamente e até mais facilmente no domínio da frequência, sem a necessidade de se computar a transformada inversa de Laplace.
Considere um sistema de controle que, após ser excitado por um sinal de banda estreita, produz um sinal de saída y(t) com a seguinte representação no domínio da frequência: 
Imagem associada para resolução da questão

Os valores de y(t) para t = 0 e t → ∞ são, respectivamente,  
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Q2521658 Engenharia Eletrônica
Um dos principais obstáculos na implementação de um controlador por realimentação de estados é que raramente todos os estados de uma planta real podem ser diretamente obtidos, onde muitas vezes é até impossível o sensoriamento de alguns estados internos da dinâmica em questão.
Uma maneira de contornar esse problema é fazer uso de um observador de estado de ordem completa, cuja matriz de ganhos do observador (comumente associada a letra L) tem a função de 
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Q2521659 Engenharia Eletrônica
Desde que associado a um confiável e robusto observador de estados, o controle por realimentação de estados observado consegue alcançar especificações de desempenho geralmente superiores as atingidas por controladores de realimentação de saída sintetizados sob o paradigma do controle clássico.
Com relação às características do controle por realimentação de estados observados de ordem completa, analise as afirmativas a seguir.

I. A dinâmica do observador não é observável do ponto de vista de entrada e saída da planta.
II. A ordem do controlador é sempre superior à ordem da planta.
III. O ganho do regulador interfere na alocação de polos da planta.

Está correto o que se afirma em
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Q2521660 Engenharia Eletrônica
Uma das grandes vantagens do controle por realimentação de estados é a de garantir total controle da dinâmica do sistema, permitindo alocar todos os polos do sistema em posições desejadas pelo projetista, desde que o sistema em questão seja controlável. Considere um sistema dinâmico em malha aberta dado pela seguinte equação:
Imagem associada para resolução da questão

em que x1, x2 são estados e u a entrada. 
Após a inserção de um controlador por realimentação de estados de ganho K = [2 4] , o sistema em malha fechada passa a ter polos em
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Q2521661 Engenharia Eletrônica
Do ponto de vista de sistemas de controle, processos industriais reais geralmente são modelados por funções mais simplificadas, que permitem um estudo do seu desempenho por métodos.
Considere que um processo industrial em malha fechada seja representado pela função de transferência P(s), dada por 
Imagem associada para resolução da questão

Sabendo que a > 5b, a resposta de P(s) ao degrau unitário 
Alternativas
Q2521662 Engenharia Eletrônica
A realimentação unitária é uma das estruturas de controle mais utilizadas para que um determinado sistema alcance o desempenho desejado.
Considere um determinado sistema de controle, composto de um controlador em série com uma planta, onde a saída da planta é Y(s) e a entrada do controlador é a diferença entre a referência do sistema R(s) e a saída da planta Y(s).
Sabe-se ainda que tal sistema possui a função de transferência em malha fechada T(s), dada por
Imagem associada para resolução da questão

Nessas condições, a função de transferência em malha aberta desse sistema é 
Alternativas
Respostas
21: C
22: C
23: A
24: C
25: E
26: D
27: B
28: E
29: B
30: A
31: A
32: D
33: B
34: B
35: B
36: E
37: C
38: A
39: E
40: B