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Em uma atividade prática de Controle de Sistemas, um docente utiliza um sistema de posicionamento eletromecânico para demonstrar o projeto de controladores por realimentação de estados. A dinâmica linearizada do sistema, em torno de um ponto de operação, é representada no espaço de estados por:


‹ = Ax + Bu,


em que:


Imagem associada para resolução da questão


Em seguida, adotou-se um controlador por realimentação de estados, utilizando a técnica de posicionamento de polos, na forma u = Kx, com K = [k k‚]. O objetivo do projeto é posicionar os polos de malha fechada em:


s = 1 e s‚ = 2.


Com base nessas informações, analise as afirmações a seguir.


I - O sistema em malha aberta é instável, pois a matriz A possui pelo menos um autovalor com parte real positiva.


II - A matriz do sistema em malha fechada (A), com realimentação de estados, é dada por Imagem associada para resolução da questão


III - Para posicionar os polos de malha fechada em s = 1 e s‚ = 2, deve-se utilizar K = [0 6].


IV - Como a matriz B possui um elemento nulo, o sistema não é completamente controlável.



Quais estão corretas?

No projeto de sistemas de controle, os compensadores são amplamente empregados para modificar a resposta dinâmica e o desempenho em regime permanente. Entre as estruturas mais utilizadas estão os compensadores de avanço (Lead), atraso (Lag) e avanço-atraso (Lead-Lag), cada um com características específicas de resposta em frequência.


Com base nesses conceitos, assinale a alternativa correta.

Em uma aula prática de Análise e Implementação de Controladores Discretos, um docente apresenta aos estudantes o projeto de um controlador digital utilizando a técnica de projeto discreto direto no plano z. Para representar adequadamente a interface física entre o computador e o processo, a planta contínua foi discretizada utilizando o método do segurador de ordem zero (ZOH), obtendo-se o equivalente discreto:


Imagem associada para resolução da questão


A partir desse modelo, projetou-se um controlador digital para satisfazer requisitos de estabilidade e desempenho transitório. A lei de controle resultante, pronta para ser programada em um microcontrolador com período de amostragem T = 0,5s, é dada pela seguinte equação a diferenças:


u[k] = u[k  1] + 3e[k]  e[k  1],


em que e[k] representa o sinal de erro amostrado e u[k] o sinal de controle aplicado à planta no instante atual.



Considerando que a malha de controle possui realimentação unitária negativa, analise as seguintes afirmações.



I - A função de transferência do controlador no domínio z é

Imagem associada para resolução da questão


II - O controlador apresenta um polo em z = 1, o que indica que ele é assintoticamente estável, pois a condição de estabilidade é |zp| d 1.


III - O uso do ZOH na discretização da planta é importante porque modela o comportamento do conversor digital-analógico (D/A), que mantém a tensão constante entre os instantes de amostragem.


IV - Como a planta discretizada possui polo em z = 0,75, o sistema em malha fechada terá erro estacionário nulo para uma entrada em degrau, independentemente da ação do controlador.



Quais estão corretas?

No estudo da estabilidade de sistemas lineares, a análise da resposta em frequência permite avaliar como variações de ganho influenciam a estabilidade relativa do sistema. Assim, considere a função de transferência em malha aberta


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Para fins de análise por meio dos diagramas de Bode, considera-se a aplicação de um ganho proporcional K = 10, resultando na função de transferência em malha aberta KG(s). A Figura 8 apresenta os diagramas de Bode de G(s) e KG(s), destacando as frequências de cruzamento de ganho (Égc1 e Égc2) no diagrama de magnitude e os correspondentes pontos no diagrama de fase, utilizados na determinação da margem de fase (¦M).


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Figura 8  Diagramas de Bode dos sistemas G(s) e KG(s). 


Com base na função de transferência apresentada, nos diagramas de Bode da Figura 8 e nos efeitos da aplicação do ganho proporcional sobre a resposta em frequência desse sistema, assinale a alternativa correta.

Considere o sistema de controle em malha fechada com realimentação unitária negativa apresentado na Figura 7.


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Figura 7  Sistema de controle em malha fechada com realimentação unitária negativa.



A planta do sistema é dada por: 

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Em que Ci é um controlador, cujos ganhos satisfazem Kp > 0, Ki > 0, em que Kd, Ki e Kd representam, respectivamente, os ganhos proporcional, integral e derivativo. Admita que todos os sistemas em malha fechada sejam assintoticamente estáveis. Considere os seguintes controladores para Ci.


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Assinale a alternativa que classifica corretamente os sistemas quanto ao seu tipo e ao erro em regime permanente.