O sistema mostrado na imagem servirá para o exercício 1 e o exercício 2. Pede-se que o aluno tenha suas anotações em mãos e anote todos os resultados para utilizar na sequência. Observe a imagem. Podemos dizer que os sinais X1(s), X2(s), X3(s) e Y(s) são RESPECTIVAMENTE:

Questão

O sistema mostrado na imagem servirá para o exercício 1 e o exercício 2. Pede-se que o aluno tenha suas anotações em mãos e anote todos os resultados para utilizar na sequência. Observe a imagem. Podemos dizer que os sinais X1(s), X2(s), X3(s) e Y(s) são RESPECTIVAMENTE:

Imagem 1

Diagrama de blocos com somador (entrada U(s) menos X3(s)), bloco controlador 1/s (saída X2(s)), planta 10/(s+5) (saída X1(s) = Y(s)) e sensor 1/(s+1) (saída X3(s) em realimentação).

Alternativas

A) X1(s) = \frac{10}{s+5} Y(s), X2(s) = \frac{1}{s}[X1(s) - X3(s)], X3(s) = \frac{1}{s+1} X1(s) e Y(s) = X1(s)

B) X1(s) = \frac{10}{s+5} X2(s), X2(s) = \frac{1}{s}[U(s) - X3(s)], X3(s) = \frac{1}{s+1} X1(s) e Y(s) = X1(s)

97%

C) X1(s) = \frac{10}{s+5} X3(s), X2(s) = \frac{1}{s}[U(s) + X3(s)], X3(s) = \frac{1}{s+1} X2(s) e Y(s) = X1(s)

D) Nenhuma das alternativas anteriores está correta.

E) X1(s) = \frac{10}{s+5} X1(s), X2(s) = \frac{1}{s}[U(s) - X1(s)], X3(s) = \frac{1}{s+1} X1(s) e Y(s) = X1(s)

Explicação

Pelo diagrama de blocos (malha fechada com realimentação negativa):

  1. Somador (erro na entrada do controlador): O sinal que entra no controlador é a diferença entre a referência e a realimentação. Como o ramo inferior (vindo de X3(s)X_3(s)) entra com sinal negativo no somador, temos e(s)=U(s)X3(s).e(s)=U(s)-X_3(s).

  2. Controlador 1s\frac{1}{s}: A saída do controlador é rotulada como X2(s)X_2(s). Logo, X2(s)=1se(s)=1s[U(s)X3(s)].X_2(s)=\frac{1}{s}\,e(s)=\frac{1}{s}[U(s)-X_3(s)].

  3. Planta 10s+5\frac{10}{s+5}: A entrada da planta é X2(s)X_2(s) e a saída é rotulada como X1(s)X_1(s) (e também indicada como Y(s)Y(s) na saída). Então, X1(s)=10s+5X2(s).X_1(s)=\frac{10}{s+5}X_2(s).

  4. Sensor 1s+1\frac{1}{s+1} (ramo de realimentação): O sensor recebe X1(s)X_1(s) e gera X3(s)X_3(s), que volta ao somador. Assim, X3(s)=1s+1X1(s).X_3(s)=\frac{1}{s+1}X_1(s).

  5. Saída do sistema: O diagrama mostra Y(s)Y(s) como o mesmo nó de X1(s)X_1(s), portanto Y(s)=X1(s).Y(s)=X_1(s).

Essas quatro relações coincidem exatamente com a alternativa B.

Alternativa correta: (B).

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