Análise linear de sistemas dinâmicos: teoria, ensaios práticos e exercícios

Sinopse

Este livro tem por objetivo analisar e construir uma metodologia para elaborar modelos matemáticos para sistemas dinâmicos contínuos e discretos no tempo, descritos por meio de equações diferenciais e de equações a diferenças finitas. Inicialmente, são apresentados vários resultados básicos de mecânica translacional e rotacional, eletricidade e eletromagnetismo. Como motivação suplementar, alguns aspectos de dinâmica econômica são discutidos. Enfatiza-se o estudo da transformada de Laplace e da transformada Z, que permitem estabelecer uma base bastante sólida para a análise de sistemas dinâmicos lineares.

Além de aspectos teóricos, Análise linear de sistemas dinâmicos contém um número significativo de exercícios resolvidos e propostos, além de diversos ensaios práticos realizados em laboratório, que permitem colocar em evidência as dificuldades que devem ser enfrentadas para viabilizar a análise e a modelagem de sistemas dinâmicos reais. Tópicos considerados pré-requisitos importantes, como vetores, matrizes e funções de variáveis complexas, são tratados com mais detalhes em dois apêndices.

Assim, esta obra é voltada para alunos que estão iniciando seus estudos nos diversos ramos da engenharia e nas diversas carreiras de ciências exatas, como licenciatura e bacharelado em Física, Química e Matemática, mas o texto vai além daquilo que se exige dos alunos de graduação, uma vez que contém material pertinente e útil para a formação básica de alunos de pós-graduação dessas mesmas áreas.

José C. Geromel

Nasceu em Itatiba, São Paulo, em 1952. Graduou-se em 1975 e concluiu seu mestrado em 1976 na Faculdade de Engenharia Elétrica da Unicamp. Obteve o título de docteur d’État em 1979 no LAAS-CNRS, na França. Em 1987, atuou como professor convidado no Instituto Politécnico de Milão, na Itália. Desde 1990, é professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, onde exerceu o cargo de pró-reitor de pós-graduação (1998-2002). Desde 1991, é pesquisador nível 1A do CNPq. Recebeu o prêmio Zeferino Vaz, concedido pela Unicamp, em 1994 e 2014, e o prêmio Scopus, concedido pela Elsevier e pela CAPES, em 2007. É membro titular da Academia Brasileira de Ciências, chevalier dans l’Ordre des Palmes Académiques da França e docteur honoris causa da Universidade Paul Sabatier, na França. Em 2011, tornou-se comendador da Ordem Nacional do Mérito Científico do Brasil, sendo agraciado, em 2018, com a Grã-Cruz da Ordem. Em 2011, tornou-se distinguished lecturer da IEEE Control Systems Society.

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Alvaro G. B. Palhares

Nasceu em Mogi-Mirim, SP em 26 de Outubro de 1944. Graduou-se em 1972, concluiu seu mestrado em 1976 e seu doutoramento em 1980 na Faculdade de Engenharia Elétrica da UNICAMP. Em 1994 lecionou, como professor convidado, um curso de acionamento de Robôs na Universidade Politécnica de Madrid - Espanha. Desde 1995 é professor titular da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da UNICAMP.

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Sumário

Prefácio & Agradecimentos

1 Prolegômenos
1.1 Discussão Preliminar

2 Modelagem de Processos Dinâmicos
2.1 Introdução
2.2 Mecânica Translacional e Rotacional
     2.2.1 Sistemas de Referência para Movimentos de Translação
     2.2.2 Sistemas de Referência para Movimentos de Rotação
     2.2.3 Momento de Inércia
2.3 Eletricidade e Eletromagnetismo
     2.3.1 Eletricidade
     2.3.2 Eletromagnetismo
2.4 Dinâmica Econômica
2.5 Notas e Referências
2.6 Exercícios

3 Fundamentos de Dinâmica Contínua
3.1 Introdução
3.2 Equações Diferenciais
3.3 Transformada de Laplace
     3.3.1 Propriedades da Transformada de Laplace
     3.3.2 Inversa da Transformada de Laplace
     3.3.3 Solução de Equações Diferenciais
3.4 Resposta em Frequência
3.5 Notas e Referências
3.6 Exercícios

4 Fundamentos de Dinâmica Discreta
4.1 Introdução
4.2 Equações a Diferenças
4.3 Transformada Z
     4.3.1 Propriedades da Transformada Z
     4.3.2 Inversa da Transformada Z
     4.3.3 Solução de Equações a Diferenças
4.4 Resposta em Frequência
4.5 Discretização
4.6 Notas e Referências
4.7 Exercícios

5 Modelagem e Ensaios Práticos
5.1 Introdução
5.2 Identificação de Parâmetros
     5.2.1 Sistemas a Tempo Discreto
     5.2.2 Sistemas a Tempo Contínuo
5.3 Motor de Corrente Contínua
     5.3.1 Identificação dos Parâmetros do Motor
     5.3.2 Validação do Modelo
     5.3.3 Alimentação com Fonte Chaveada
5.4 Força de Atrito
5.5 Movimentos com Dois Graus de Liberdade
     5.5.1 Juntas Robóticas Rotacionais
     5.5.2 Juntas Robóticas Rotacionais com Atrito Viscoso
     5.5.3 Juntas Robóticas Subatuadas
5.6 Linha de Transmissão
5.7 Notas e Referências
5.8 Exercícios