Exercícios Resolvidos de Classificação de Sistemas

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Enunciado

O controle automático do nível de água com boia de nível foi usado no Oriente Médio em um relógio de água. O relógio de água foi usado algum tempo antes de Cristo até o século XVII. Discuta a operação do relógio de água e determine como a boia fornece o controle de realimentação que mantém a exatidão do relógio. Esboce um diagrama do sistema com realimentação.

Passo 1

O enunciado nos diz que esse sistema é um sistema de controle automático, então é um sistema de controle de malha fechada.

Para sabermos o que é cada caixa desse diagrama, fazemos as seguintes perguntas:

Quem? O que? Como? Como?

Relembrando:

  1. Quem é o sistema a ser controlado?
  2. O que queremos controlar nele (variável de referência)?
  3. Como vamos alterar esse sistema (atuador)?
  4. Como vamos saber o que está acontecendo no sistema (sensor)?

O interessante dessa questão é que temos menos elementos do que caixas para preencher, ou seja, algumas delas irão ser desconsideradas.

Passo 2

Vamos então a discussão da operação do relógio.

A precisão do relógio depende de um fluxo constante pelo orifício; E o fluxo é dependente do peso da água no tanque intermediário. O peso da água é controlado pela boia.

Logo, a variável controlada por esse sistema é a altura da água.

Erros na medição desse sistema podem aparecer devido ao aumento do furo do orifício e pela evaporação da água no tanque inferior. Mas eles não podem ser corrigidos pelo controlador do sistema que é a boia.

Passo 3

Como citado anteriormente no passo 1, temos menos elementos do que o comum para preencher a caixas do sistema de malha fechada. O que não representa nenhum problema.

Respondendo às perguntas do passo 1 teremos maior clareza.

  1. Pela discussão da operação do relógio, verificamos que o sistema a ser controlado é o tanque intermediário e dentro dele ocorre um processo que tem que permanecer constante que é o fluxo entre o tanque superior e o tanque intermediário.
  2. Nesse caso posso tanto colocar na caixa referente ao sistema tanto o sistema em si, quanto o processo que está ocorrendo.

  3. Novamente pela discussão da operação do relógio, a variável controlada é a altura da água no tanque intermediário.
  4. Não existe atuador mecânico ou elétrico nesse sistema, tudo ocorre através da força gravitacional.
  5. Não existe um sensor específico nesse sistema. Contudo, existe uma comparação entre a variável de saída, resposta do sistema, e a variável de referência, altura desejada.

Esse tipo de sistema em que não existe um sensor, mas existe comparação entre a variável de entrada e a variável de saída é chamado sistema de controle de malha fechada com realimentação unitária.

Passo 4

No caso desse sistema de controle, somente as caixas referentes ao controlador e ao sistema estarão preenchidas.

O sistema de controle pode ser expresso das seguintes formas:

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)