Considere a equação característica apresentada a seguir. s4 ...
Considere a equação característica apresentada a seguir.
s4 +Ks3 + s2 + s+ 1 = 0
Com base nessa equação e utilizando o critério de Routh, é
correto afirmar que o sistema é
Gabarito comentado
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Alternativa Correta: B - instável.
Tema central: A questão aborda estabilidade de sistemas dinâmicos usando o Critério de Routh-Hurwitz, essencial para engenheiros que lidam com processamento de sinais e controle automático. Saber analisar a estabilidade garante que sistemas físicos, industriais ou eletrônicos funcionem de modo seguro e confiável.
Resumo teórico: O Critério de Routh-Hurwitz verifica se todos os polos do sistema (raízes da equação característica) estão no semiplano esquerdo do plano complexo, o que garante estabilidade. Montamos a tabela de Routh usando os coeficientes da equação:
s⁴ + Ks³ + s² + s + 1 = 0
Coeficientes: 1 (s⁴), K (s³), 1 (s²), 1 (s¹), 1 (s⁰)
Primeiras linhas da tabela de Routh:
s⁴ | 1 | 1 | 1
s³ | K | 1 |
s² | (K-1)/K | 1 |
s¹ | ... |
Justificativa da resposta correta:
Para o sistema ser estável, todos os elementos da primeira coluna devem ser positivos. Note que:
- Para qualquer valor de K, sempre haverá um termo negativo na terceira linha quando K < 1.
- Para K = 0, a linha s³ zera, violando a estabilidade.
- Para K > 1, o termo (K-1)/K é positivo, mas para K < 0, o termo K já é negativo, e para 0 < K < 1, (K-1)/K é negativo. Ou seja, nunca há garantia de todos positivos para K real.
Logo, em nenhuma condição para K real todos os termos permanecem positivos: o sistema é sempre instável.
Análise das alternativas incorretas:
- A - estável para K > 1.
Falsa, pois para K > 1, nem todos os termos da coluna principal são positivos em todos os casos. - C - estável.
Falsa, pois não há valor de K que garanta estabilidade para todos os termos. - D - oscilatório para K = 2.
Falsa, não é possível afirmar apenas oscilação — a análise aponta instabilidade. - E - estável para 0 < K < 1.
Falsa, pois (K-1)/K será negativo nesse intervalo.
Estratégias para provas:
Destacar os coeficientes na equação e lembrar sempre que todos os termos da primeira coluna da tabela de Routh precisam ser positivos. Atenção para pegadinhas, como afirmar estabilidade apenas para faixas de K sem análise da tabela.
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