Suporte aula 1_2.pdf engenharia de sistemas

Sinais e Sistemas
Renato Dourado Maia
Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes Claros
Fundação Educacional Montes Claros
Sinais e Sistemas – Introdução

Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
O que é
um sinal?
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Um sinal é uma função de uma ou mais variáveis,
como, por exemplo, tempo ou espaço, que veicula
informações sobre a natureza de um fenômeno físico.
EXEMPLOS
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 Exemplos de sinais:
 Tensão ou corrente em um circuito.
 Vídeo.
 Áudio.
 sen(ωt).
 Cotação diária do dólar.
 Eletrocardiograma.
 Solução de uma equação diferencial.
 Concentração de álcool no sangue.
 Temperatura de uma sala.
 Etc...
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Exemplo de Sinal – Eletrocardiograma
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Exemplo de Sinal – Pressão Arterial
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Exemplo de Sinal – Índice Bovespa
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Exemplo de Sinal – IPEA: Salário Mínimo Real
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O que é um
sistema?
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Um sistema é uma entidade que manipula um
ou mais sinais para realizar uma função,
gerando novos sinais.
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Sistema
Sinais de Entrada Sinais de Saída
Diagrama de Blocos de um Sistema
.
.
.
.
.
.
EXEMPLOS
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 Exemplos de sistemas:
 Um circuito
 Sistema auditivo.
 Sistema de comunicação.
 Sistema de controle.
 Neurônio (natural e artificial).
 Controladores Lógico Programáveis – CLPs.
 Transmissor.
 Sistema massa-mola.
 Válvula de controle.
 Etc...
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Exemplo de Sistema – Sistema de Controle a Malha Aberta
Transdutor de
Entrada
Entrada ou
Referência
Junção
Somadora
+
+
Processo
ou Planta
+
+
Junção
Somadora
Controlador
Perturbação 1 Perturbação 2
Saída
ou
Variável
Controlada
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Exemplo de Sistema – Sistema de Controle a Malha Fechada
Transdutor de
Entrada
Entrada ou
Referência
Junção
Somadora
+
+
Processo
ou Planta
+
+
Junção
Somadora
Perturbação 1 Perturbação 2
Saída
ou
Variável
Controlada
+
-
Controlador
Transdutor de
Saída
ou Sensor
Erro
ou Sinal
Atuante
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Exemplo de Sistema – Transmissor de Pressão
Sinal de Entrada:
pressão
Sinal de Saída:
corrente de 4 a 20 mA
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Exemplo de Sistema – CLP
S
I
N
A
I
S
D
E
E
N
T
R
A
D
A
S
I
N
A
I
S
D
E
S
A
Í
D
A
Variáveis
de Processo
Variáveis
Manipuladas
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Exemplo de Sistema – Válvula de Controle
Sinal de Entrada:
corrente de 4 a 20 mA
Sinal de Saída:
percentual de abertura
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Exemplo de Sistema – Tiristor
Sinal de Entrada:
tensão/corrente
Sinal de Saída:
tensão/corrente
"AC Thyristor Operation" from the Wolfram Demonstrations Project
http://demonstrations.wolfram.com/ACThyristorOperation/
Anodo
Catodo
Porta
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Exemplo de Sistema – Sistema Massa-Mola-Amortecedor (Carro)
Sinal de Entrada:
“o chão”
Sinal de Saída:
posição da carroceria
"Simulating Vehicle Suspension with a Simplified Quarter-Car Model" from
the Wolfram Demonstrations Project
http://demonstrations.wolfram.com/SimulatingVehicleSuspensionWithASim
plifiedQuarterCarModel/
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Exemplo de Sistema – Um Filtro Digital (Equalizador – Áudio)
Sinal de Entrada:
áudio (sinal digital)
Sinal de Saída:
áudio (sinal digital)
“Filters digital signals and plays the output on your speakers”
http://www.falstad.com/dfilter/
HÁ OUTROS SINAIS/SISTEMAS ENVOLVIDOS? O QUE
OCORRE PARA OUVIRMOS O SOM?
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Exemplo de Sistema – Um Filtro Digital (Imagens)
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Exemplo de Sistema – Circuito RC em Série (Filtro Passa-Baixas)
Sinal de Entrada:
tensão da fonte
Sinal de Saída:
tensão no capacitor
“RC Circuit” from SimView – TechTeach
http://techteach.no/simview/rc_circuit/index.php
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Exemplo de Sistema – Um Motor DC
Sinal de Entrada:
tensão de armadura
Sinal de Saída:
velocidade de rotação
“DC Motor” from SimView – TechTeach
http://techteach.no/simview/dc_motor/index.php
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Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”
Medição
Atuação
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Modelo do Paciente
Diabético
( )
- ( ) - ( ) ( ) ( )
( )
( ) ( ) ( )
( )
( ) ( )
dG t
G t I t C t p t
dt
dI t
I t G t u t
dt
dC t
C t G t
dt
α β γ
δ ε
λ ρ

= + + 


=
− + + 


=
− − 

G(t) = glicose plasmática
I(t) = insulina plasmática
C(t) = glucagon, cortisol e catecolaminas
u(t) = insulina exógena
p(t) = glicose absorvida por ingestão de alimentos
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Sensor Bomba de Infusão
26/34
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27/34
22/02/2016

28/34
22/02/2016

Identificação de Vogais – Semana da Engenharia de 2004
Rede MLP com 10
entradas e 5 saídas
FFT:
Fast Fourier Transform
29/34
22/02/2016

Classificação de Placas Automotivas
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22/02/2016

Classificação de Placas Automotivas
31/34
22/02/2016

Conselho (de AMIGO!)
FAÇAM UMA REVISÃO SOBRE NÚMEROS
COMPLEXOS...
Sugestão de Referência
Capítulo B – Background do livro LATHI, B. P. Sinais
e Sistemas Lineares. Porto Alegre: Bookman, 2007.
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Educational Matlab GUIs
 Demos sobre Processamento de Sinais: Convolu-
ção, Série de Fourier, Transformadas, etc...
http://users.ece.gatech.edu/mcclella/matlabGUIs/index.html
(Acesso em 24/07/2010)
 Vocês já podem (devem) brincar um pouco com
as demos SinDrill e ZDrill! 
 Caso ainda tenhamos tempo, brincaremos um pouco!
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Leituras
 No arquivo LeiturasIniciais.zip, disponível na pá-
gina da disciplina, estão os capítulos introdutórios
dos seguintes livros:
 HAYKIN, S., VAN VEEN, B. Sinais e Sistemas. Tradu-
ção de José Carlos Barbosa dos Santos. Porto Alegre:
Bookman, 2001. 668p. (Bibliografia Básica 2).
 LATHI, B. P. Sinais Sistemas Lineares. Tradução de
Gustavo Guimarães Parma. 2. ed. Porto Alegre: Book-
man, 2007. 856p. (Bibliografia Básica 3).
 HSU, H. P. Teoria e Problemas de Sinais e Sistemas.
Tradução de Anatólio Laschuk. Porto Alegre: Bookman,
2004. 431p. (Bibliografia Complementar 3).
http://www.artmed.com.br
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