Em malhas de controle de nível e vazão, a dinâmica do conjunto válvula-tubulação-tanque costuma introduzir atrasos e polos dominantes que reduzem a robustez. Quando se moderniza a instrumentação e a automação, é comum revisar a compensação para melhorar estabilidade e resposta a perturbações (golpes de aríete, variações de demanda). A análise em frequência via Bode permite ajustar margem de fase e largura de banda sem amplificar ruído de medição. Compensadores do tipo avanço/atraso e redes PID equivalentes são aplicados para atender simultaneamente tempo de acomodação e sobressinal. O engenheiro eletricista deve correlacionar polos/zeros inseridos com ganho, fase e atenuação de alta frequência. Diante do exposto, relacione adequadamente as colunas a seguir:

A sequência está correta em

Em um sistema de automação industrial baseado na arquitetura em pirâmide (ISA-95), uma indústria pretende integrar o chão de fábrica ao sistema corporativo para permitir monitoramento em tempo real da produção, rastreabilidade dos processos e otimização da tomada de decisão. Nesse contexto, sobre os diferentes níveis da automação industrial, assinale a afirmativa correta.

Em um sistema de automação industrial, um Controlador Lógico Programável (CLP) é responsável pelo controle de uma linha de produção composta por sensores, atuadores e uma Interface Homem-Máquina (IHM). Considerando a arquitetura típica desses sistemas e os princípios de controle industrial, assinale a alternativa correta. 

Durante o projeto de automação de uma estação de triagem mecânica, o projetista precisa selecionar sensores industriais adequados para a detecção da presença de diferentes peças em uma esteira transportadora rápida.

Considerando os princípios de funcionamento dos sensores industriais de proximidade, é INCORRETO afirmar que os sensores 

Um engenheiro de automação está projetando um sistema de aquisição de dados (SAD) para monitorar a integridade estrutural de uma ponte metálica sujeita a vibrações de alta frequência. O sistema utiliza extensômetros elétricos de resistência (strain gauges) conectados a um conversor analógico-digital (ADC) de alta resolução. Para garantir a confiabilidade das medições, devem ser considerados aspectos relacionados à classificação dos sensores, aos erros de autoaquecimento e aos critérios de amostragem de sinais.

Com base nos fundamentos de instrumentação industrial, assinale a alternativa correta.

Na Figura 13(a) é ilustrado o circuito representativo de um sensor de pressão piezorresistivo em configuração de ponte de Wheatstone, enquanto que na Figura 13(b) é mostrado um gráfico contendo a curva de calibração experimental da tensão diferencial V12 em função da pressão aplicada. Deseja-se projetar um estágio de condicionamento utilizando um amplificador de instrumentação, de modo que a tensão de saída seja ajustada para a faixa de [0 a 5] V, correspondente ao fundo de escala de 300 mbar. Considere que cada resistor da ponte possui valor nominal R = 200 Ω, que a variação máxima de resistência é ∆R = 1 Ω e que a ponte é alimentada por V_cc = 12 V. A tensão de saída do amplificador é dada por V_o = 0,1V12(1+R_G2/R_G1) e a relação entre o ganho e alguns valores dos resistores R_G2 e R_G1 é apresentada no quadro da Figura 13(c).

Figura 13 – (a) Circuito representativo do sensor de pressão piezorresistivo; (b) Gráfico de calibração; (c) Quadro com a relação entre o ganho e os valores dos resistores. 

Com base na Figura 13 e nas informações apresentadas, assinale a alternativa correta.

Considere o diagrama de componentes principais que compõem um sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) mostrado na Figura 12, que ilustra a conexão entre o Operador, a Interface Homem-Máquina (HMI/IHM), a Unidade Terminal Mestra (MTU) e múltiplas Unidades Terminais Remotas (RTUs) via rádio ou linha física.

Figura 12 – Diagrama ilustrativo dos componentes que fazem parte do sistema SCADA.  

Com base na disposição e função desses elementos, assinale a alternativa correta.

Os sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) são amplamente utilizados para supervisão e controle de processos industriais distribuídos geograficamente, integrando unidades remotas de aquisição de dados, sistemas de comunicação e estações centrais de supervisão.

Com base nos princípios de funcionamento dos sistemas SCADA, assinale a alternativa correta.

Com base nas características gerais dos protocolos de redes industriais, analise as afirmações a seguir.

I - No PROFIBUS-DP existem três tipos de dispositivos: o DP Master Classe 1, responsável pela troca cíclica de dados com os dispositivos de campo; o DP Master Classe 2, utilizado para configuração, parametrização, manutenção e diagnóstico da rede; e o DP Slave, que realiza a troca cíclica de dados exclusivamente com o DP Master Classe 2.

II - No PROFINET I/O, os dispositivos são classificados em três categorias: I/O Controller, responsável pelo controle da comunicação e pela troca cíclica de dados; I/O Device, que corresponde aos dispositivos de campo responsáveis pela aquisição de sinais e atuação no processo; e I/O Supervisor, utilizado para configuração, parametrização, manutenção e diagnóstico da rede.

III - No Modbus, as quatro tabelas de dados são: Coils e Input Registers, destinados apenas à leitura, e Discrete Inputs e Holding Registers, destinados à leitura e escrita pelo mestre.

IV - O EtherNet/IP utiliza o protocolo CIP sobre TCP/IP e UDP/IP, enquanto o PROFINET possui um protocolo de aplicação próprio e mecanismos específicos para comunicação em tempo real sobre Ethernet Industrial.

Quais estão corretas?

A evolução da manufatura assistida por computador (CAM) permitiu uma transição mais fluida entre o design do produto e sua fabricação física. Sistemas CAD/CAM modernos não apenas automatizam a geração de caminhos de ferramenta, mas também buscam eliminar a necessidade de programação manual em baixo nível (G-codes).

Considerando as tecnologias de programação e controle numérico (CNC), assinale a alternativa correta.

Considere o esquema de potência eletropneumático mostrado na Figura 10 e o respectivo diagrama ladder de controle mostrado na Figura 11. O sistema realiza a sequência automática A+ B+ A- B-, utilizando dois cilindros de duplo efeito e duas eletroválvulas 5/2 vias monoestáveis (Y1 e Y2), além de uma válvula de segurança Y0.

Figura 10 – Esquemático do circuito de potência eletropneumático.

Figura 11 – Diagrama ladder de controle.

Com base nos diagramas e na teoria de pneutrônica, assinale a alternativa correta.

Um sistema de automação para uma prensa utiliza dois cilindros de duplo efeito: o Cilindro A (fixação da peça) e o Cilindro B (estampagem), conforme mostrado na Figura 9.
Figura 9 – Esquema eletropneumático da prensa.  

A sequência de operação é A+ B+ B- A-. O projeto especifica que:

1 - O cilindro A é controlado por uma eletroválvula 5/2 vias biestável (acionamento por dois solenoides, Y1 e Y2).

2 - O cilindro B é controlado por uma eletroválvula 5/2 vias monoestável com retorno por mola (acionamento por um único solenoide, Y3).

3 - O circuito elétrico de comando utiliza lógica ladder e relés auxiliares para gerenciar a retenção de sinais.

Considerando os conceitos de pneutrônica e o esquema apresentado na Figura 9, assinale a alternativa correta.

Uma fabricante de turbinas de alta precisão decidiu transformar sua planta em uma Smart Factory. Para isso, instalou milhares de sensores inteligentes em suas máquinas (IIoT) e criou clones virtuais de seus ativos físicos (Digital Twins). A arquitetura do sistema foi desenhada para que os dados de vibração e temperatura críticos fossem processados instantaneamente em nós localizados na borda da rede (Edge/Fog Computing) para evitar falhas catastróficas, enquanto os dados históricos massivos de toda a planta são enviados para uma infraestrutura escalável (Computação em Nuvem) para o treinamento de modelos de Inteligência Artificial.

Considerando os conceitos de Indústria 4.0 apresentados, assinale a alternativa correta.

Em uma atividade prática de Controle de Sistemas, um docente utiliza um sistema de posicionamento eletromecânico para demonstrar o projeto de controladores por realimentação de estados. A dinâmica linearizada do sistema, em torno de um ponto de operação, é representada no espaço de estados por:

ẋ = Ax + Bu,

em que:

Em seguida, adotou-se um controlador por realimentação de estados, utilizando a técnica de posicionamento de polos, na forma u = −Kx, com K = [k₁ k₂]. O objetivo do projeto é posicionar os polos de malha fechada em:

s₁ = −1 e s₂ = −2.

Com base nessas informações, analise as afirmações a seguir.

I - O sistema em malha aberta é instável, pois a matriz A possui pelo menos um autovalor com parte real positiva.

II - A matriz do sistema em malha fechada (A), com realimentação de estados, é dada por 

III - Para posicionar os polos de malha fechada em s₁ = −1 e s₂ = −2, deve-se utilizar K = [0 6].

IV - Como a matriz B possui um elemento nulo, o sistema não é completamente controlável.

Quais estão corretas?

No projeto de sistemas de controle, os compensadores são amplamente empregados para modificar a resposta dinâmica e o desempenho em regime permanente. Entre as estruturas mais utilizadas estão os compensadores de avanço (Lead), atraso (Lag) e avanço-atraso (Lead-Lag), cada um com características específicas de resposta em frequência.

Com base nesses conceitos, assinale a alternativa correta.

Em uma aula prática de Análise e Implementação de Controladores Discretos, um docente apresenta aos estudantes o projeto de um controlador digital utilizando a técnica de projeto discreto direto no plano z. Para representar adequadamente a interface física entre o computador e o processo, a planta contínua foi discretizada utilizando o método do segurador de ordem zero (ZOH), obtendo-se o equivalente discreto:

A partir desse modelo, projetou-se um controlador digital para satisfazer requisitos de estabilidade e desempenho transitório. A lei de controle resultante, pronta para ser programada em um microcontrolador com período de amostragem T = 0,5s, é dada pela seguinte equação a diferenças:

u[k] = u[k − 1] + 3e[k] − e[k − 1],

em que e[k] representa o sinal de erro amostrado e u[k] o sinal de controle aplicado à planta no instante atual.

Considerando que a malha de controle possui realimentação unitária negativa, analise as seguintes afirmações.

I - A função de transferência do controlador no domínio z é

II - O controlador apresenta um polo em z = 1, o que indica que ele é assintoticamente estável, pois a condição de estabilidade é |z_p| ≤ 1.

III - O uso do ZOH na discretização da planta é importante porque modela o comportamento do conversor digital-analógico (D/A), que mantém a tensão constante entre os instantes de amostragem.

IV - Como a planta discretizada possui polo em z = 0,75, o sistema em malha fechada terá erro estacionário nulo para uma entrada em degrau, independentemente da ação do controlador.

Quais estão corretas?

No estudo da estabilidade de sistemas lineares, a análise da resposta em frequência permite avaliar como variações de ganho influenciam a estabilidade relativa do sistema. Assim, considere a função de transferência em malha aberta

Para fins de análise por meio dos diagramas de Bode, considera-se a aplicação de um ganho proporcional K = 10, resultando na função de transferência em malha aberta KG(s). A Figura 8 apresenta os diagramas de Bode de G(s) e KG(s), destacando as frequências de cruzamento de ganho (ω_gc1 e ω_gc2) no diagrama de magnitude e os correspondentes pontos no diagrama de fase, utilizados na determinação da margem de fase (Φ_M).

Figura 8 – Diagramas de Bode dos sistemas G(s) e KG(s). 

Com base na função de transferência apresentada, nos diagramas de Bode da Figura 8 e nos efeitos da aplicação do ganho proporcional sobre a resposta em frequência desse sistema, assinale a alternativa correta.

Considere o sistema de controle em malha fechada com realimentação unitária negativa apresentado na Figura 7.

Figura 7 – Sistema de controle em malha fechada com realimentação unitária negativa.

A planta do sistema é dada por: 

Em que C_i é um controlador, cujos ganhos satisfazem K_p > 0, K_i > 0, em que K_d, K_i e K_d representam, respectivamente, os ganhos proporcional, integral e derivativo. Admita que todos os sistemas em malha fechada sejam assintoticamente estáveis. Considere os seguintes controladores para C_i.

Assinale a alternativa que classifica corretamente os sistemas quanto ao seu tipo e ao erro em regime permanente.

A Figura 5 apresenta o Lugar Geométrico das Raízes (LGR) de um sistema de controle em malha fechada para valores crescentes do ganho K.

Figura 5 – Lugar Geométrico das Raízes do sistema.

O diagrama de blocos correspondente é apresentado na Figura 6.

Figura 6 – Sistema de controle em malha fechada com realimentação unitária negativa.  

Considerando a variação do ganho K, assinale a alternativa que apresenta corretamente o ganho crítico K_cr, no qual o sistema atinge o limite de estabilidade e passa a apresentar oscilações sustentadas, bem como a respectiva frequência angular dessas oscilações.

Considere o sistema contínuo representado pelo diagrama de blocos da Figura 4, com realimentação unitária negativa. Sejam U(s), X₁(s), X₂(s) e Y(s) as transformadas de Laplace dos sinais u(t), x₁(t), x₂(t) e y(t), respectivamente. Considere ainda que x₁(t) e x₂(t) representam as variáveis de estado do sistema, enquanto u(t) e y(t) representam, respectivamente, a entrada e a saída.

Figura 4 – Diagrama de blocos de um sistema de controle. 

Assinale a alternativa que determina as matrizes A, B, C e D da representação em espaço de estados do sistema, na forma:

ẋ = Ax + Bu, y = Cx + Du.