Lista de Exercícios - Sistemas de Controle

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBA Insituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informacao ECA602 Sistemas de Controle 1a Lista de Exercıcios Prof Caio Fernandes de Paula 2 Semestre de 2023 Exercıcio 1 Cite e discuta as finalidades de uma malha de controle Exercıcio 2 Qual e a finalidade de se utilizar a realimentacao em um sistema de controle Por que nao controlar em malha aberta Exercıcio 3 Descreva o papel dos sensores e atuadores em um sistema de controle Para cada exemplo de sistema de controle como temperatura nıvel posicao e velocidade angulares cite alguns sensores e atuadores possıveis de serem utilizados Exercıcio 4 Considere o circuito eletrˆonico ilustrado na Figura 1 que e empregado em um sistema de controle a tempo contınuo construıdo com componentes analogicos 1 Figura 1 Circuito eletrˆonico de um sistema de controle em tempo contınuo analogico Exercıcio 4 a Mostre que a primeira parte do circuito ate Rs funciona como um gerador de referˆencia do tipo degrau Qual a funcao do amp op b Com o seu conhecimento de sinais e eletrˆonica como poderia ser gerada uma referˆencia rampa c Determine Es em funcao de Rs e Y s Qual o papel desse estagio d Como vocˆe escolheria os valores de R1 R2 R3 e R4 para cumprir com o papel desejado Qual seria uma limitacao pratica disso e como vocˆe resolveria Exercıcio 5 Considere o circuito eletrˆonico a amplificadores operacionais resistores e capacitores que implementa um controlador PID representado na Figura 2 Figura 2 Circuito eletrˆonico de um controlador PID Exercıcio 5 a Qual e a funcao dos resistores R5 e R6 b Qual e a desvantagem desta implementacao de controlador PID c Indique uma solucao para o problema retratado no item b 2 Exercıcio 6 Discuta e demonstre graficamente a interpretacao fısica dos parˆametros tempo de integracao de um PI e tempo de derivacao de um PD Exercıcio 7 Na pratica de sistemas de controle e comum que acoes de controle proporcional e derivativa sejam inseridas na realimentacao e nao no ramo direto conforme ilustrado na Figura 3 de modo a evitar mudancas bruscas no sinal de controle gerando entao os chamados controladores IPD Figura 3 Sistema de controle com controlador IPD Exercıcio 7 Mostre que os polos do sistema em malha fechada nao se alteram quando comparado a um sistema de controle com um controlador PID convencional Exercıcio 8 Considere o diagrama simplificado de uma maquina de corrente contınua conforme ilustrado na Figura 4 Figura 4 Diagrama simplificado de uma maquina de corrente contınua Exercıcio 9 Considerando que o motor e controlado pela corrente de campo determine a funcao de transferˆencia ΘsEfs ou seja a funcao de transferˆencia que relaciona o deslocamento angular do eixo da maquina com a tensao do circuito de campo Considere que a tensao de armadura seja constante e isso gera uma corrente de armadura Ia constante e que o fluxo de campo e dado por ϕt Kfift 3 ou seja o fluxo de campo e proporcional a corrente de campo por uma constante construtiva da maquina Kf Qual a diferenca conceitual comparandose com o motor controlado pela corrente de armadura 4