5 de Fevereiro de 2011

Documentos relacionados
Objetivo: converter um comando de posição de entrada em uma resposta de posição de saída.

Exemplo: Controlo digital de um motor de corrente contínua

NOVOS PRODUTOS Micrómetro Laser Scan USB com leitor incorporado LSM 5200

Desempenho de Sistemas de Controle Realimentados

Controlo digital de um motor de corrente contínua

Revisões de análise modal e análise sísmica por espectros de resposta

1ª LISTA DE DINÂMICA E ESTÁTICA. está inicialmente em repouso nas coordenadas 2,00 m, 4,00 m. (a) Quais são as componentes da

:: Física :: é percorrida antes do acionamento dos freios, a velocidade do automóvel (54 km/h ou 15 m/s) permanece constante.

INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL 1. INTRODUÇÃO / DEFINIÇÕES

Física II Ondas, Fluidos e Termodinâmica USP Prof. Antônio Roque Aula 1

Licenciatura em Engenharia de Telecomunicações e Informática. 1ª Parte Frequência

INSTITUTO POLITÉCNICO DE BRAGANÇA ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E DE GESTÃO ONDAS 2004 / 05. Exercícios teórico-práticos FILIPE SANTOS MOREIRA

CIRCUITOS E SISTEMAS ELECTRÓNICOS

Simulado 2 Física AFA/EFOMM B)30 2 m. D)50 2 m. 1 P r o j e t o F u t u r o M i l i t a r w w w. f u t u r o m i l i t a r. c o m.

Construção de um sistema de Realidade Virtual (1 a Parte) O Engine Físico

Controle de Conversores Estáticos Controle de um conversor boost CCM para correção do FP. Prof. Cassiano Rech

Tensão à entrada do osciloscópio. nº divisões no ecrã 30 V... 3 V... 1,5 div 10 V... 1 V... 0,5 div 0 V... 0 V... 0 div 30 V... 1 V...

Movimentos oscilatórios

Ano. p USO DE PROGRAMA ORIENTADO A OBJETOS EM VIBRAÇÕES MECÂNICAS P. 1. Cláudio Sérgio SARTORI

Notas de Aula de Física

5 Controle de Tensão através de Transformador com Tap Variável no Problema de Fluxo de Potência

Transformadores e bobinas de alta frequência

F-128 Física Geral I. Aula Exploratória 06 Unicamp IFGW

Circuitos RC em Regime Alternado Sinusoidal

Prof. André Motta - mottabip@hotmail.com_ 4.O gráfico apresentado mostra a elongação em função do tempo para um movimento harmônico simples.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

Aula 13 Análise no domínio da frequência

LISTA 2 - COMPLEMENTAR. Cinemática e dinâmica

Entradas e Saídas Analógicas

Modelagem no Domínio do Tempo. Carlos Alexandre Mello. Carlos Alexandre Mello 1

Questão 1. Questão 2. Resposta. Resposta

Física II Eng. Química + Eng. Materiais

Mecânica Aplicada. Engenharia Biomédica ESFORÇOS INTERNOS EM PEÇAS LINEARES

Questão 46. Questão 48. Questão 47. alternativa E. alternativa A. gasto pela pedra, entre a janela do 12 o piso e a do piso térreo, é aproximadamente:

Exercícios de Telecomunicações 2

2 Podemos representar graficamente o comportamento de (1) para alguns ângulos φ, que são mostrado nas figuras que se seguem.

Física Geral I. 1º semestre /05. Indique na folha de teste o tipo de prova que está a realizar: A, B ou C

IMPULSO E QUANTIDADE DE MOVIMENTO

Problemas de Mecânica e Ondas 11

Caracterização temporal de circuitos: análise de transientes e regime permanente. Condições iniciais e finais e resolução de exercícios.

Movimento Harmônico Simples: Exemplos (continuação)

MESTRADO INTEGRADO EM ENG. INFORMÁTICA E COMPUTAÇÃO 2016/2017

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA MECÂNICA. Integradora II T.02 SOBRE A ANÁLISE DINÂMICA MIEM. Integradora II. Elaborado por Paulo Flores

p. 1/2 Resumo Especificação de Filtros Filtro de Butterworth Filtro de Chebyshev Filtros de Primeira Ordem Filtros de Segunda Ordem

EXERCÍCIOS DE RECUPERAÇÃO PARALELA 4º BIMESTRE

Espectro da Voz e Conversão A/D

ANÁLISE DO LUGAR DAS RAÍZES

Escola: ( ) Atividade ( ) Avaliação Aluno(a): Número: Ano: Professor(a): Data: Nota:

CAP. I ERROS EM CÁLCULO NUMÉRICO

Automação e Instrumentação

ENSINO SECUNDÁRIO PROVA ESCRITA DE FISICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA UNIDADE ACADEMICA DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA

SISTEMAS DE CONTROLO. Objectivos Pedagógicos

PRATICA EXPERIMENTAL. Introdução:

PROVA MODELO Duração da prova: 120 minutos

CORPOS RÍGIDOS: As forças que actuam num corpo rígido podem ser divididas em dois grupos:

1. Equilíbrio de corpos rígidos

Modelagem, similaridade e análise dimensional

Física Fascículo 04 Eliana S. de Souza Braga

Aparelhos de Laboratório de Electrónica

CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA

PADRÃO DE RESPOSTA - FÍSICA - Grupos H e I

F 105 Física da Fala e da Audição

PROVA MODELO Duração da prova: 120 minutos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA UNIDADE ACADEMICA DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA

CAPÍTULO 7. Seja um corpo rígido C, de massa m e um elemento de massa dm num ponto qualquer deste corpo. v P

(A) 331 J (B) 764 J. Resposta: 7. As equações de evolução de dois sistemas dinâmicos são:

ENERGIA POTENCIAL E CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Física Geral I ( ) - Capítulo 04

Medição de Tensões e Correntes Eléctricas Leis de Ohm e de Kirchoff (Rev. 03/2008) 1. Objectivo:

Técnico em Eletrotécnica

FÍSICA. Questões de 01 a 04

Física Arquitectura Paisagística LEI DE HOOKE

TE220 DINÂMICA DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

Cap 16 (8 a edição) Ondas Sonoras I

Modelos Variáveis de Estado

a) O tempo total que o paraquedista permaneceu no ar, desde o salto até atingir o solo.


Soluções das Questões de Física do Processo Seletivo de Admissão à Escola Preparatória de Cadetes do Exército EsPCEx

Tópico 11. Aula Teórica/Prática: O Método dos Mínimos Quadrados e Linearização de Funções

1.5 O oscilador harmónico unidimensional

TE220 DINÂMICA DE FENÔMENOS ONDULATÓRIOS

VERSÃO 2. 11º ano de escolaridade. Teste Intermédio de Agrupamento Física e Química A AGRUPAMENTO DE ESCOLAS DE VOUZELA E CAMPIA AGEVC.

SIMULADOR DO COMPORTAMENTO DO DETECTOR DE ONDAS GRAVITACIONAIS MARIO SCHENBERG. Antônio Moreira de Oliveira Neto * IC Rubens de Melo Marinho Junior PQ

Redes de Computadores sem Fio

( ) ( ) ( ( ) ( )) ( )

Experiência 02: Circuito RC Representação Fasorial

CALORIMETRIA. Relatório de Física Experimental III 2004/2005. Engenharia Física Tecnológica

Estabilidade no Domínio da Freqüência

9) (UFMG/Adap.) Nesta figura, está representado um bloco de peso 20 N sendo pressionado contra a parede por uma força F.

LISTA UERJ 2014 LEIS DE NEWTON

Movimento oscilatório forçado

Razão de Rejeição a Fonte de Potência (PSRR)

TRABALHO LABORATORIAL Nº 3

Modelagem no Domínio da Frequência. Carlos Alexandre Mello. Carlos Alexandre Mello 1

Campo Magnético de Espiras e a Lei de Faraday

Aplicações de Equações Diferenciais de Segunda Ordem

EQUILÍBRIO DO CORPO EXTENSO

ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA

CAPíTULO 10 - ACELERAÇÃO DE CORIOL\S E CORRENTES GEOSTRÓFICAS

Transcrição:

wwq ELECTRÓNICA E INSTRUMENTAÇÃO º Exae 010/011 Mestrado Integrado e Engenharia Mecânica Licenciatura e Engenharia e Arquitectura Naval 5 de Fevereiro de 011 Instruções: 1. A prova te a duração de 3h00 e avaliará os conhecientos e destreza e EI.. A prova realiza-se se consulta de eleentos de estudo, a não ser do Forulário disponibilizado. 3. Os Probleas deve ser resolvidos e folhas separadas. 4. Os alunos pode utilizar calculadoras alfanuéricas, se capacidade gráfica, ou de prograação, ou de eorização de textos ou fórulas. 5. Os resultados serão divulgados na Página e na vitrina da disciplina até 15 dias após a prova, realizando-se a revisão de provas na sala 3.11 do PEMIII, na seana seguinte à afixação de resultados. 6. E tudo o que estas regras são oissas segue-se o estipulado no Regulaento de Avaliação de Conheciento e Copetências do IST. Problea 1: [5 val.] Carro do guindaste x 1 L θ x Contentor O guindaste portuário da figura perite carregar contentores até 40 toneladas. Pretende-se odelar a oscilação angular dos cabos de suporte da carga (θ) ao ser deslocada para o navio. Sabe-se que o carro do guindaste te ua assa de 00 toneladas e que é actuado, no seu 1

oviento horizontal (x 1 ), por u otor ligado a rodas de 0,50 de diâetro. O binário do otor pode-se considerar proporcional a ua variável de controlo u:!!!"#$ % "" &! " # "! # $. A assa dos cabos de suspensão é desprezável e pode-se considerar que os cabos estão sepre e tensão e se curvatura. Considere igualente desprezáveis os atritos de rolaento do carro e de oscilação dos cabos nos pontos de suspensão. a) [.0] Estabeleça as equações diferenciais que perite descrever a oscilação angular do cabo (θ), a posição do carro (x 1 ) e a posição horizontal da carga (x ), quando é transportada ua carga de assa (onde se inclue as assas do sistea de suporte e do contentor), antendo constante o copriento dos cabos de suspensão da carga (L), e função da variável de controlo (u). Equação do otor: τ 4 5.10. u Conversão do binário e força exercida sobre o carro: F 1 rτ. 0,5. τ Equilíbrio de forças no carro (Fig.1):!!!!! " " " + " #!#$%$!% Equilíbrio de forças na carga (Fig.):!!!! "!!#! "$%&#!!!"!! '! #! "#$%&!!!!"( Relações geoétricas: x x + l. sen( θ) y 1 l.cos( θ) F Fig. M θ F F 1 Fig.1 b) [1.0] Linearize as equações e torno das seguintes condições noinais:!! "" # ; θ 0. As equações não lineares são as de equilíbrio de forças, e que F ultiplica funções trignoétricas de θ, e as relações geoétricas. As equações linearizadas, função das variáveis de desvio, são: 4 τ 5.10. u F 1 0,5. τ!!!!!!!! +!!!!!!!!!!! "!!!!! x x lθ 1 +. c) [.0] Nas equações obtidas e a) considere a seguinte aproxiação: sen ( θ) θ e cos( θ ) 1. Desenhe o diagraa de blocos considerando a entrada u e a saída θ e evidenciando as variáveis x 1 e x.

NOTA: Se não resolveu as alíneas anteriores desenhe o diagraa de blocos para as seguintes equações [-0.5 val.]: 4 τ 5.10. u F 1 4. τ!!!!!!!! +!!!!!!!!!!! "!!!!!!!! +! Co a substituição indicada, as equação são as obtidas na alínea b). Aplicando transforadas de Laplace, co condições iniciais nulas: 4 Τ 5.10. U F 1 0,5. Τ Ms.. X F + g.. Θ 1 1.. g.. 1 +. Θ s X X X l Θ Diagraa de blocos: U 5.10 0, 1/M.s X 1 X 4 5.g l.s /F Θ Problea : [5 val.] Considere o filtro representado pela seguinte função de transferência:!(!)!! + 5! + 500!! + 505! + 500 a) [.5] Desenhe o diagraa de Bode do filtro. 3

0 Bode Diagra -5-10 -15 Magnitude (db) -0-5 -30-35 -40-45 -50 90 45 Phase (deg) 0-45 -90 10-1 10 0 10 1 10 10 3 10 4 Frequency (rad/sec) 4

b) [1.5] Se o sinal de entrada no filtro apresentar ruído induzido pela rede eléctrica nacional, indique qual a atenuação espectável do ruído na saída do filtro. (rede eléctrica - sinusoidal co 50 Hz) A frequência da rede eléctrica é 50Hz 314.15965 rad/sec, pelo que do gráfico se tira -5.73 db. c) [1.0] Mantendo a posição relativa dos pólos/zeros do sistea, indique a posição óptia destes para axiizar o efeito pretendido.!(!)!! + 6.8319! + 98696.0438!! + 3173.0086! + 98696.0438 5

0 Bode Diagra -10 Magnitude (db) -0-30 -40 90 45 Phase (deg) 0-45 -90 10 0 10 1 10 10 3 10 4 10 5 Frequency (rad/sec) Problea 3: [5 val.] Considere o sistea descrito pelo diagraa de blocos da figura: R (s ) + E (s ) s + 1 ss ( 1)( s+ 6) Y (s ) K a) [1.0] Deterine a função de transferência Ys ()/ Rs () Ys () s+ 1 3 Rs () s + 5 s + ( K 6) s+ K b) [.0] Coloque o denoinador na fora as + as +... + a s+ ae, utilizando o n n 1 0 1 n 1 critério de Routh, indique para que intervalo de valores de K o sistea é estável n 6

(NOTA: se não resolveu a alínea anterior considere coo polinóio característico: 3 5 ( ) s + s + K s+ K ). s 3 : 1 K 6 s : 5 K s 1 : 4K 30 5 s 0 : K 4K 30 > 0 5 K > 7.5 K > 0 s 3 : K s : 5 K s 1 : K 10 5 s 0 : K K 10 > 0 5 K K > 0 > 10 c) [.0] Calcule o erro e regie estacionário, e (!), do sistea da figura, para ua entrada e rapa de aplitude 3 e para K10. Rs () 3 s a) Es () Rs () Ys () 7

Es () Rs ()1 s + 1 + 5 + 4 + 10 3 s s s e ss ( ) li se( s) s 0 Problea 4: [5 val.] Para controlar a distância de segurança nu estacionaento é usado u sensor de infraverelhos co as seguintes características: Tensão de alientação Gaa de utilização Distância a edir Tensão de saída para a edida Linearidade 6 a 18 V dc 0 a 80 c 0 a 60 c,4 a 1, V dc 1% FS É utilizado u conversor A/D de 10 bits co entrada e tensão de 0/5 V dc e ruído de 3 LSB. a) [1.0] Apresente a relação entre a tensão de saída V s e a distância edida, d. Indique qual a sensibilidade e resolução do sensor. V s [V] [saída do sensor],4 1, V S 3 d + 3 0, 0,6 [] d [distância a edir] sensibilidade 3 3 [V/] resolução 1/3 0,33 [/V] b) [.0] Deterine a expressão do condicionaento de sinal a ipleentar entre o sensor e o CAD para que toda a gaa deste seja utilizada. Desenhe ua ipleentação electrónica do eso. 8

V CAD [V] [entrada do CAD] 5 0 1,,4 [saída do sensor] [V] V s V CAD S 4,17V + 10 ou seja, aplificação de -4,17 e offset de +10V. O eso podia ser realizado através de: ou c) [1.0] Deterine a resolução da cadeia de edida co e se condicionaento de sinal. Co condicionaento de sinal: V CAD n int ( 3d + 3) + 10 1,5, 5 4,17V + 10 4,17 d + S VCAD 0 10 1,5 +,5 int 5 0 5 10 d 9

5 δn 1 δd 0,00039 10 1,5 que não é ais do que o quociente entre a gaa da edida (0,4) e a gaa do CAD (104 palavras binárias). Se condicionaento de sinal: ou seja V CAD V 3 d + 3 S 10 VCAD 0 10 3d + 3 n int int 5 0 5 5 δn 1 δd 0,0016 10 3 0 c 60 c,4 V 1, V co condicionaento de sinal se condicionaento de sinal CAD 5 V Palavra binária 103 10 104 45 palavras isto é, se 5V corresponde a 104 palavras binárias, 1,V corresponderão a 45 (valor inteiro obtido por truncatura). Então, do quociente entre a gaa da edida (0,4) e a gaa do lado do CAD (45 palavras binárias), obtereos a resolução de 0,0016 0 V Palavra binária 0 d) [1.0] Deterine a precisão da cadeia de edida co condicionaento de sinal. Δd 0,01 0,8 + 3 0,00039 0,009 10

FORMULÁRIO ω d π tan 4 3 ζωn Ts( % ), Ts( 5% ), Tr ζω ζω ω n n d π ω ω ζ T M e d n 1, p, p ωd ω ω ζ r n 1, M r, 1 ζ p li ( ), v li ( ), a li ( ) s 0 s 0 s 0 1 ζ 1 ζ ζπ K G s K sg s K s G s 1 Tabela das Transforadas de Laplace 11

1