Questões de Engenharia de Controle e Automação (ENADE)

Considere o sistema multivariável representado no seguinte diagrama em blocos: no qual: ? o sistema C é representado por sua equação diferencial ? o sistema H é representado por seu modelo em espaço de estado Uma representação desse sistema multivariável em espaço de estados na forma pode ser dada pelas matrizes:

Considere uma planta industrial cujo modelo pode ser representado pelo seguinte diagrama em blocos: onde os símbolos representam: r: sinal de referência a ser seguido pela saída (referência) p: perturbação não mensurável y: sinal de saída c: sinal de controle gerado pelo controlador PID (controle) S1: processo controlado Os engenheiros de processo verificaram que, em determinadas situações, a saída não seguia a referência, como pode ser constatado nos gráficos abaixo, obtidos para uma janela de tempo de 200 segundos.

De acordo com estes dados, é possível resolver este problema?

Um sistema de controle via rede pode ser representado pelo diagrama abaixo. Este sistema é composto por: um nó - que representa um sensor que envia dados para o controlador através da rede; um controlador - que recebe os sinais do sensor, processa-os e envia um sinal de controle para o atuador que interage com o processo. O nó do distúrbio representa outro processo que compartilha a rede. Para um sistema com essa configuração, foram obtidas as seguintes curvas de acesso à rede:

Os gráficos C, S e D representam o acesso do controlador, do sensor e do distúrbio, respectivamente. Nestes gráficos, o nível alto representa o acesso à rede e o intermediário, o tempo de espera. Analisando-se estes gráficos, conclui-se que

O modelo de Lotka-Volterra representa a dinâmica de um sistema presa-predador. Este modelo pode ser descrito por: onde: ? x(t) e y(t) são funções temporais que representam, respectivamente, as populações de presas e predadores. O argumento t foi suprimido nas equações para simplificar a notação; ? r 1 , r2 , a , b , c são constantes positivas, assim definidas: A respeito do sistema descrito, conclui-se que:

Um fornecedor de robôs dispõe de um modelo com três graus de liberdade, possuindo uma configuração de juntas RRP (sequência começando da junta mais próxima à base), onde R denota uma junta de rotação e P uma junta de translação ou prismática. Este modelo pode ser utilizado em uma indústria metalúrgica para o corte de chapas. PORQUE O espaço de trabalho deste robô é esférico. Analisando essas afirmações relativas às informações apresentadas no texto, conclui-se que

Considere um pêndulo montado sobre um carrinho cuja dinâmica é governada pelas seguintes equações diferenciais: Os significados dos parâmetros são: ? massa do carrinho M = 9 kg; ? massa da haste do pêndulo m = 1 kg; ? metade do comprimento da haste do pêndulo L = 1 m; ? inércia rotacional da haste do pêndulo J = 4 kg . m 2 ; ? aceleração provocada pela ação da gravidade g = 10 m/s 2 ; e as variáveis são: ? x - posição linear do carrinho, em m; ?? - ângulo de inclinação da haste do pêndulo em relação à direção vertical, em rad; ? f - força aplicada para movimentar o carrinho, em N. Considere que seja o vetor de estado desse sistema e que o pêndulo esteja equilibrado em ? = 0 rad. Adotando e utilizando um processo de linearização, é possível obter o seguinte modelo linear:

No modelo acima, os coeficientes a21, a23, a34 e a43,respectivamente, são:

Sensores ultrassônicos são usados na medição de grandezas como distância e nível. Alguns desses sensores emitem um sinal na frequência de 40 kHz que, ao atingir um objeto, retorna e, quando captado, permite calcular a distância do objeto ao sensor. Nesse contexto, avalie as afirmações a seguir. I. O cálculo da distância pode ser obtido usando-se equações da mecânica clássica. II. Para evitar uma interferência entre o sinal enviado e sinais espúrios advindos de fontes eletromagnéticas, deve-se usar um filtro. III. No caso específico de um sensor ultrassônico, o cálculo da distância baseia-se na variação da velocidade e, dessa forma, no efeito doppler. IV. Para uma leitura adequada do sinal desse sensor em um sistema de aquisição de dados, deve-se utilizar uma taxa de amostragem de no mínimo 80kHz de forma a evitar o efeito aliasing. É correto apenas o que se afirma em

Tendo em vista a situação descrita, avalie as afirmações a seguir. I. O cabo de fibra de carbono suporta elevadas cargas devido à sua elevada resistência à tração. II. A fibra de carbono torna o cabo bem mais flexível, o que, aliado a sua resistência à tração, proporciona a esse material uma vantagem em relação aos cabos de aço convencionais. III. A relação resistência/peso do cabo de fibra de carbono assegura vantagem desse material em relação aos cabos de aço, pois a economia do peso próprio do cabo pode ser usada para sustentar o elevador e reduzir o consumo de energia. IV. Apesar da resistência à tensão ser apenas ligeiramente maior no cabo de fibra de carbono, a vantagem principal de seu uso é a alta relação resistência/peso. É correto apenas o que se afirma em

A respeito da navegação autônoma dos VANTs, avalie as afirmações a seguir. I. O GPS tem como funcionalidade básica determinar coordenadas geográficas.

II. O acelerômetro tem como funcionalidade básica determinar variação na orientação. III. O giroscópio tem como funcionalidade básica determinar variação no posicionamento. É correto o que se afirma em

As redes de comunicação são essenciais para o processo de automação industrial. Existem diversos tipos de rede, as quais se diferenciam em alguns aspectos, como topologia de conexão, tipos de dispositivos aos quais se conectam e velocidade de transmissão, entre outros. São exemplos de redes industriais: ASI, HART, DeviceNet, Profibus, Ethernet. Não existe uma rede certa ou errada, mas, sim, uma rede mais apropriada para determinada aplicação. De acordo com o tipo de dispositivo que as redes conectam, elas são classificadas em Sensorbus, DeviceBus, FieldBus e Databus. A figura abaixo apresenta um esquema da faixa de aplicação das redes.

Em relação à classificação das redes de comunicação para automação, avalie afirmações a seguir. I. As redes Sensorbus são de baixo custo, utilizadas para a comunicação de sensores e atuadores discretos, contemplando distâncias pequenas. II. As redes Devicebus conectam dispositivos como CLPs, controladores, sistemas de medição inteligentes, drivers e outros dispositivos que se comunicam por dados em formato de bytes. III. As redes Fieldbus conectam dispositivos microprocessados e podem transmitir vários tipos de dados: discretos, analógicos, parâmetros, programas e informações de usuários. IV. As redes Fieldbus são mais apropriadas para aplicações de controle de processos distribuídos porque possuem alta taxa de transmissão de dados. É correto apenas o que se afirma em

Uma indústria de blocos cerâmicos pretende utilizar queima de biomassa resultante de resíduos de madeira, para gerar energia térmica para seus fornos, que, atualmente, utilizam gás natural. Tal iniciativa poderá reduzir o consumo de combustível, porém será necessário um investimento no valor de 20% do consumo/ano atual de combustível, visando à adaptação dos fornos. Além disso, o transporte anual dos resíduos da fonte geradora até a indústria irá custar 5% do consumo/ano atual de combustível. Estima-se que essa alteração promova uma economia, no consumo/ano atual de combustível, de 10% ao ano. A partir da situação descrita, avalie as afirmações a seguir. I. A partir do quinto ano, a indústria começaria a ter benefícios econômicos. II. Na proposta apresentada, a indústria substituiria o combustível atual por uma fonte de energia com menor produção e emissão de partículas devido ao processo de combustão (particulados). III. Na proposta apresentada, a indústria substituiria o combustível atual por uma fonte renovável de energia. IV. O valor do investimento supera os benefícios promovidos com a economia de combustível durante os 5 primeiros anos. É correto apenas o que se afirma em

O soft-starter é um dispositivo eletrônico formado por seis tiristores, sendo utilizado para a partida de motores de indução em gaiola. O diagrama a seguir ilustra uma aplicação desse dispositivo. Considerando o diagrama acima e os princípios de funcionamento de uma máquina de indução, avalie as afirmações a seguir. I. A finalidade principal do soft-starter é reduzir a corrente de partida em motores de indução em gaiola. II. A configuração do diagrama permite utilizar o soft-starter para realizar a frenagem do motor de indução. III. O soft-starter também pode ser utilizado par a controlar a velocidade do motor de indução em gaiola para aplicações em servomecanismos. IV. Para realizar a partida suave do motor, o soft-starter varia a frequência da tensão aplicada ao motor, iniciando em 0 Hz (máquina parada) e aumentando gradativamente até atingir a frequência nominal. É correto apenas o que se afirma em

Observe o programa classificador ("sort"), em pseudocódigo, apresentado abaixo.

Esse programa classifica, em ordem

Um engenheiro de controle e automação necessita especificar um transdutor de temperatura para um projeto de controle automático de um forno. É requisito de projeto que o controlador lógico programável (CLP) esteja localizado na sala de comando, a qual está a uma distância de 300 metros do forno. Nesse contexto, considerando-se que o engenheiro escolheu um transdutor com transmissão no padrão 4 mA a 20 mA, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas. I. A transmissão de sinal de transdutores distantes do CLP é mais segura no padrão 4 mA a 20 mA, que nos padrões 0 V a 5 V ou 0 mA a 20 mA. PORQUE II. No padrão 4 mA a 20 mA é possível identificar perda de sinal nos cabos de transmissão, como, por exemplo, em problemas de rompimento de cabo ou desconexão com o CLP. A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.

Denominam-se cargas os elementos de um circuito elétrico que se opõem à passagem de corrente elétrica. Essencialmente, distinguem-se três tipos de cargas: resistivas, capacitivas e indutivas. As cargas resistivas dissipam energia, enquanto as puramente capacitivas ou puramente indutivas são consideradas armazenadoras de energia. Se o circuito mostrado acima é alimentado por uma fonte de tensão contínua de 12 V e as lâmpadas são de 12 V/6 W, observa-se que, em regime permanente,

Na modelagem um sistema linear invariante no tempo estável, foi levantada a sua resposta em frequência, obtendo-se os seguintes diagramas de Bode: A função de transferência que melhor representa o sistema é

O alumínio aeronáutico possui uma combinação única de propriedades que o torna um material de construção versátil, altamente utilizável e atrativo. Essas características são devidas a quais propriedades?

O transporte de um fluido entre dois pontos no interior de um tubo ocorre simultaneamente, com perda de energia, devido ao atrito do fluido com a parede e ao escoamento turbulento. Portanto, quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia. A forma de determinação do fato de atrito for estabelecida em 1939, por intermédio da equação de Colebrook-White, apresentada a seguir. em quem A resolução desse equação requer um processo iterativo, pois a função é implícita em relação ao fator de atrito (presente nos dois membros da equação).Em 1939, a resolução de equações por procedimentos iterativos demandava excesso de tempo, mas, com o desenvolvimento dos conhecimentos de computação, esse problema foi solucionado. As etapas de um algoritmo que soluciona a equação, sem ordenação lógica, assim como seu fluxograma são apresentados a seguir

Com base nessas informações, verifica-se que a solução da equação é obtida pela seguinte associação das etapas do algoritmo com o fluxograma.

Um engenheiro, preocupado com o uso racional de energia, desenvolveu para a sala de sua residência um sistema micro- controlado para ajuste gradativo da iluminação por meio do acionamento de sete diferentes circuitos de iluminação e da abertura ou fechamento de janelas. O sistema contempla: 1.sensores analógicos de luminosidade interna e externa com variação linear nominal do sinal de 0 a 5 V;

2.sensor digital de chuva, com nível alto quando está chovendo. O tratamento deste sinal deve ter prioridade sobre qualquer outra atividade do programa; 3.sistema de comando para abertura e fechamento da janela, realizado com um motor CC de 6 V com consumo de 30 W, acionado por um sinal PWM com frequência de chaveamento de 1 kHz e resolução de 1% na variação da largura dos pulsos; 4.comando digital de cada um dos circuitos de iluminação, possibilitando ajuste total da iluminação artificial do ambiente em diferentes níveis. Para seleção e programação do microcontrolador, avalie afirmações a seguir. I. O microcontrolador deve possuir no mínimo uma entrada com função de interrupção externa. II. Um circuito externo ao microcontrolador deve ser utilizado para acionar o motor. III. O sensor de luz utilizado possui variação nominal de 0 a 5 V, porém, na sua calibração no ambiente real, suponha que o engenheiro observou que a variação limita-se a valores entre 2 V e 3 V. Nesse caso, para realizar a aquisição desta informação com 10 níveis de sensibilidade, é necessário que o conversor A/D tenha resolução mínima de 10 bits. É correto o que se afirma em

O estudo da cinemática direta de um manipulador robótico tem como objetivo obter equações para o cálculo da posição e da orientação do efetuador do robô em relação à sua base como função das variáveis das juntas. Para determinar as equações da cinemática direta de manipuladores robóticos de cadeia aberta, usualmente são utilizados os parâmetros de Denavit-Hartenberg. O quadro abaixo traz esses parâmetros para um robô comercial específico. Parâmetros de Denavit-Hartenberg Com base na situação descrita, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. O robô comercial apresentado possui cinco graus de liberdade, sendo classificado como robô do tipo polar. PORQUE II. Das cinco variáveis do robô, as que correspondem às três primeiras juntas são: uma de rotação e duas de translação, respectivamente. A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.

Existem controvérsias acerca da magnitude dos fatores que influenciam o voto do eleitor. Embora, atualmente, as pesquisas eleitorais possam ser divulgadas próximo ao dia da eleição, durante muito tempo essa divulgação não era permitida sob a alegação de que as mesmas influenciavam a decisão de um tipo particular de eleitor, o qual desejava "votar no candidato ganhador" e tendia a votar nos candidatos cuja suposta probabilidade de vitória é maior, independentemente do conteúdo da proposta política apresentada. Considerando que o Candidato B esteja interessado no voto do tipo de eleitor mencionado no texto e esteja examinando os dois gráficos acima para apresentar, em seu material de propaganda, os resultados de uma pesquisa eleitoral, avalie as afirmações que se seguem. I. Os dois gráficos apresentam resultados diferentes. II. Em relação aos objetivos do Candidato B, o gráfico I é mais adequado que o II. III. A decisão a ser tomada apresenta implicações de natureza ética, além das de natureza técnica. É correto o que se afirma em

Um projeto de automação de um sistema consiste em botoeiras de liga e desliga locais com requisito de desligamento seguro, de modo que, em caso de desconexão da botoeira de desliga do CLP, o sistema deverá desligar automaticamente e não permitir novo ligamento local até que a botoeira de desliga seja destravada. Considerando que BL é a botoeira de liga, BD é a botoeira de desliga e K1 é a carga a ser acionada, o circuito que implementa a lógica de liga/desliga com selo e com o desligamento seguro requisitado é

Suponha que a distância percorrida por um ciclista que pedala regularmente pode ser inferida pela variável aleatória x, com densidade de probabilidade normal, com ? = 25km e ? = 25km 2 . A duração média do seu treino é de 1h15min. Com base nesses dados, avalie as afirmações abaixo. I. A velocidade média de cada treino é de 21,7 km/h. II. A distância média percorrida em cada treino é de 25 km. III. A área média percorrida em cada treino é de 25 km 2 . IV. A distância percorrida de cada treino, em um desvio-padrão, está entre 20 km e 30 km. V. A velocidade média de cada treino, em um desvio-padrão, está entre 16 km/h e 24 km/h. É correto apenas o que se afirma em

A partir desses textos, avalie as afirmações a seguir. I. Os benefícios da biodiversidade e dos serviços ecossistêmicos são de difícil valoração econômica. II. As mudanças climáticas resultantes da emissão de gases de efeito estufa têm gerado oportunidades para o desenvolvimento e a utilização de fontes renováveis de energia, como alternativas ao uso de combustíveis fósseis. III. A degradação ambiental pode ocasionar limitações ao crescimento econômico sustentável. IV. A geração de riqueza e desenvolvimento sem a elevação do padrão de consumo dos recursos naturais constitui impedimento para o crescimento de países em desenvolvimento. V. Os tratados internacionais ambientais exigem entrelaçamento entre lucros obtidos, desenvolvimento social de comunidades tradicionais e conservação dos ecossistemas. É correto apenas o que se afirma em

Suponha que determinado programa de computador seja executado por meio de 13 etapas, com tempo médio de 50 segundos ao todo e dispersão relativa de 10% em torno da média. Considere que uma equipe de engenharia propõe um novo algoritmo que reduz em 30% o tempo de execução de todas as 13 etapas desse programa. Nesse contexto, avalie as afirmações a seguir, a respeito do tempo de execução do novo algoritmo. I. O tempo médio por etapa será de 32,5 segundos. II. O desvio-padrão permanecerá inalterado. III. A dispersão relativa em torno da média permanecerá inalterada. É correto o que se afirma em

A descrição dos movimentos de robôs pode ser realizada por meio do modelo cinemático direto. Uma das ferramentas desse modelo, a matriz de transformação, converte coordenadas de um ponto em um sistema fixo ao robô P (u, v, w) para o sistema de coordenadas global P(x,y,z). Os movimentos de rotação ao redor dos eixos principais, normalmente, são chamados de guinada, arfagem e rolamento. Assim, caso se considere o deslocamento de um robô móvel, o ângulo ?1 , definido como guinada, consiste na rotação em torno do eixo vertical do veículo, ou seja, a rotação será executada no eixo z; o ângulo ?2 , definido como arfagem, consiste na rotação em torno do eixo transversal, ou seja, o movimento será feito no eixo x; por fim, o ângulo ?3 , definido como rolamento, consiste na rotação em torno do eixo longitudinal, ou seja, o deslocamento será executado no eixo y, conforme a figura a seguir. Considerando que um robô móvel descreve os seguintes deslocamentos angulares durante a sua locomoção: ?1 = 15°, ?2 = 10°, ?3 = 3°, assinale a opção em que é apresentada a sequência correta das matrizes de transformação.

Um sistema de controle digital tem capacidade de receber informação de sensores analógicos e, para isso, utiliza conversores analógico-digital (A/D) que aceitam entradas em tensão na faixa entre 0 e 5 V. Existem sensores analógicos que produzem saída em tensão na faixa entre -500 mV e +500 mV de modo proporcional à variável medida. A utilização de um circuito de condicionamento analógico de sinais com amplificadores operacionais possibilita que a tensão de saída desses sensores seja adequada para que possa ocupar toda a faixa dinâmica dos conversores A/D. Com base no exposto, assinale a opção em que é apresentado o circuito capaz de fazer o acoplamento adequado entre a tensão de saída desses sensores analógicos e as entradas dos conversores A/D do sistema de controle.

As figuras 1 e 2, a seguir, ilustram, respectivamente, um diagrama de blocos de um sistema de controle e topologias típicas de compensadores analógicos que utilizam amplificadores operacionais, capacitares e resistores.

Considerando as informações apresentadas, assinale a opção que corresponde à sequência correta dos compensadores segundo a ordem numérica apresentada.

A resposta em frequência de um sistema linear invariante no tempo é apresentada pelo seguinte diagrama de Bode. A função de transferência que melhor se encaixa no diagrama de Bode apresentado acima é

Suponha que, em uma indústria, seja necessário especificar um sistema eletrônico de acionamento eficiente para uma máquina elétrica de indução trifásica. Além disso, considere que: ? o sistema seja capaz de realizar a partida evitando picos de corrente e mantendo o torque constante. ? seja necessário, durante a operação, variar, de modo controlado, a velocidade da máquina. ? a máquina opere em regime de carga variável. Com base nessa situação, avalie as afirmações a seguir. I. Um inversor de frequência pode ser utilizado para realizar o acionamento descrito, pois possibilita tanto a partida do motor em torque constante, quanto o controle da velocidade em condições de carga variável. II. Um sistema de partida suave (soft-starter) pode ser utilizado para realizar o acionamento descrito, pois possibilita tanto a partida do motor em torque constante, quanto o controle da velocidade em condições de carga variável. III. Para realizar o controle de velocidade em condições de carga variável, é necessário utilizar um sensor de velocidade ou alguma forma indireta para estimação dessa grandeza. IV. Caso a indústria disponha apenas de um sistema elétrico monofásico, é possível alimentar o motor de indução trifásico a partir de um inversor de frequência alimentado pela fonte monofásica. É correto apenas o que se afirma em