Alternativa correta: B - derivativo

1. Tema central da questão

Esta questão aborda controladores em sistemas de controle automático, especialmente a relação entre o tipo de ação do controlador e a presença de ruídos no sistema. Esses conceitos são fundamentais na automação industrial, manutenção e engenharia de controle, temas frequentemente cobrados em concursos públicos na área de mecânica.

2. Resumo teórico

Os controladores mais comuns são os do tipo P (Proporcional), I (Integral) e D (Derivativo), além das combinações como PI, PD ou PID. O termo derivativo atua prevendo a tendência de erro futuro, reagindo à taxa de variação do erro. Porém, o efeito derivativo amplifica sinais de alta frequência, como ruídos, podendo instabilizar o sistema ou gerar comandos desnecessários.

Fonte: Ogata, Katsuhiko. "Engenharia de Controle Moderno".

3. Justificativa da alternativa correta (B)

O efeito derivativo não deve ser empregado quando existem ruídos no sistema, pois o controlador derivativo amplifica sensivelmente esse ruído. Isso pode causar oscilações indesejadas ou até mesmo danificar componentes mecânicos ou eletrônicos. Por isso, geralmente se evita o uso do termo D em ambientes ruidosos.

4. Análise das alternativas incorretas

• A - Integral: O termo integral é pouco sensível ao ruído, pois responde ao erro acumulado e não às variações rápidas.
• C - Proporcional: O controlador proporcional reage diretamente ao erro, mas não amplifica ruídos de alta frequência.
• D - Avanço e atraso: São técnicas de compensação para melhorar desempenho e podem ser usadas para reduzir efeitos do ruído, e não amplificá-los.
• E - Filtragem: O uso de filtros é justamente para atenuar ruídos, tornando o sistema mais estável.

5. Estratégias para interpretação

Fique atento a termos como "NÃO devem" (negação) e associe o tipo de controlador ao impacto dos ruídos. Lembre-se: se a alternativa mencionar amplificação de sinais rápidos, pense em controladores derivativos.

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Característica principais dos controladores P, I, & D:

• Um controlador proporcional de ganho Kp tem o efeito de reduzir o tempo de resposta, quando comparado a um controle simples do tipo ligado-desligado, e irá também reduzir, mas nunca eliminar, o erro de estado estacionário. •

O controlador integral (ganho Ki) irá eliminar completamente o erro de estado estacionário, mas poderá tornar a resposta do sistema mais lenta e aumentar o overshoot numa resposta transiente (degrau). •

O controlador derivativo (ganho Kd) é tipicamente utilizado para aumentar a agilidade (diminuir um pouco o tempo de resposta) e a estabilidade do sistema, reduzindo o overshoot na resposta transiente, mas tende a ser problemático em sistemas com sensores com alto nível de ruído, devido a sensibilidade da derivada nestes casos.