Modelagem de sistemas dinâmicos

Páginas: 134 (33362 palavras) Publicado: 3 de outubro de 2012
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO CENTRO DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS FACULDADE DE ENGENHARIA

__________________________________________________________ CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM

ENGENHARIA MECATRÔNICA

MODELAGEM E ANÁLISE DE SISTEMAS DINÂMICOS
Prof. Fernando Ribeiro da Silva

Abril – 2004

Curso de Especialização emEngenharia Mecatrônica - Modelagem e Análise de Sistemas Dinâmicos Prof. Fernando Ribeiro da Silva

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO

1

CAPÍTULO I 1.1

DINÂMICA DE SISTEMAS FÍSICOS

4 5 6 7 11 12 12 15 16 17

ESCOPO DA DINÂMICA DE SISTEMAS 1.1.1 O Conceito Entrada/Sistema/Saída 1.1.2 Os Problemas Fundamentais da Dinâmica de Sistemas

1.2

MODELAGEM DE SISTEMAS DINÂMICOS 1.2.1 O Problema daModelagem 1.2.2 O Procedimento de Modelagem 1.2.3 Tipos de Entradas 1.2.4 Tipos de Modelos

1.3

TÉCNICAS E ABORDAGENS DE MODELAGEM DINÂMICA

CAPÍTULO II

CONCEITOS DA TÉCNICA DOS GRAFOS DE LIGAÇÃO

21 21 22 24 24 25

2.1 2.2 2.3 2.4 2.3

SISTEMAS E COMPONENTES MULTIPORTAS VARIÁVEIS DE POTÊNCIA E ENERGIA REPRESENTAÇÃO GRÁFICA GRAFO DE LIGAÇÃO LITERAL CAUSALIDADE

CAPÍTULO III 3.1MODELOS DOS ELEMENTOS BÁSICOS

27 28 28 29
ii

ELEMENTOS DE UMA PORTA 3.1.1 Resistores 3.1.2 Capacitores

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3.1.3 Inércias 3.1.4 Fontes de Esforço e de Fluxo 3.2 ELEMENTOS DE DUAS PORTAS 3.2.1 Transformador 3.2.2 Girador 3.2.3 Transformadores e Giradores Modulados3.3 ELEMENTOS DE TRÊS OU MAIS PORTAS 3.3.1 Junção 0 ou de Esforço Comum 3.3.2 Junção 1 ou de Fluxo Comum 3.4 QUADRO RESUMO

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

CAPÍTULO IV

METODOLOGIA DE CONSTRUÇÃO DO GRAFO DE LIGAÇÃO

42 42 48 49 49 55 57 60

4.1 4.2

SISTEMAS ELÉTRICOS SISTEMAS MECÂNICOS 4.2.1 Sistemas Mecânicos de Translação 4.2.2 Sistemas Mecânicos de Rotação

4.3 4.4 4.5

SISTEMASFLUIDOS (HIDRÁULICOS OU PNEUMÁTICOS) SISTEMAS TÉRMICOS (Pseudo-Grafo de Ligação) SISTEMAS COM MÚLTIPLOS DOMÍNIOS FÍSICOS

CAPÍTULO V 5.1

FORMULAÇÃO DAS EQUAÇÕES DE ESTADO

63 64 64 65 66 67 68 69 70 74
iii

PROCEDIMENTO MANUAL 5.1.1 Grafo de Ligação Aumentado 5.1.2 Atribuição de Causalidade 5.1.2.1 Procedimento de Atribuição Seqüencial de Causalidade 5.1.3 Variáveis de Estado 5.1.4Formulação Básica e Redução 5.1.5 Malha Algébrica 5.1.6 Resumo do Procedimento para Obtenção das Equações de Estado 5.1.7 Formulação das Variáveis de Saída

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5.2

PROCEDIMENTO AUTOMÁTICO 5.2.1 Formulação Matemática 5.2.1.1 Estrutura de Junção 5.2.1.2 Obtenção dasEquações de Estado

75 75 75 77

CAPÍTULO VI 6.1

GENERALIZAÇÃO DOS ELEMENTOS BÁSICOS

80 81 82 84 85 86

CAMPOS MULTIPORTAS 6.1.1 Campos Armazenadores de Energia 6.1.2 Campo Dissipador de Energia

6.2 6.3

ESTRUTURA DE JUNÇÃO GRAFOS MULTILIGAÇÃO

CAPÍTULO VII 7.1 7.2 7.3 7.4

SIMULAÇÃO DE SISTEMAS DINÂMICOS

95 95 97 98 99

MÉTODOS NUMÉRICOS PROGRAMAS DEDICADOS PROGRAMAS DE USO GERALESTUDO DE CASO

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

103

iv

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INTRODUÇÃO
A evolução científica e tecnológica do mundo moderno tem exigido de engenheiros e pesquisadores uma especial dedicação à área de Dinâmica de Sistemas. Esta necessidade advém da alta tecnologiaempregada nos projetos de engenharia que envolvem, em muitos casos subsistemas de áreas distintas do conhecimento. Embora os conceitos da Dinâmica Clássica continuem sendo empregados nos projetos modernos, nos últimos trinta anos, com o avanço da área de computação e o desenvolvimento de procedimentos numéricos, houve a necessidade de utilizar-se o computador como ferramenta de auxílio em...
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