Já se imaginou realizando alguma atividade sem a utilização de um modelo?
Você já imaginou quão complexo seria o mundo da engenharia sem os modelos?
Como iríamos garantir a funcionalidade dos projetos, como casas, motores, carros ou aviões, sem ao menos saber se eles funcionariam corretamente com segurança?
Como seria controlar a velocidade de uma esteira, em um processo industrial, se não soubéssemos qual é o valor da entrada para a saída desejada do sistema em estudo?
Quais são os componentes que irão compor os mais variados protótipos de um projeto de engenharia?
Quando criamos ou otimizamos um sistema em um projeto, desejamos que ele responda conforme a nossa vontade, ou seja, desejamos controlar nosso processo. Mas, para controlarmos, é preciso conhecer bem nosso sistema!
Nesse contexto, a modelagem matemática de sistemas dinâmicos vem nos ajudar a testar e conhecer nossos sistemas de interesse.
Seja muito bem vindo e bons estudos!
Sabemos que a engenharia é a arte de criar ou otimizar processos. Nós, engenheiros, estamos sempre tendo ideias para melhorar nossas atividades e qualidade de vida.
Como podemos garantir que nossas ideias sejam válidas?
Como poderemos, de forma econômica, segura e sem perder muito tempo, testar nossas ideias para pô-las em prática?
Em nosso estudo de modelagem de sistemas dinâmicos, iremos:
Entender como o modelo irá nos auxiliar na etapa de teste das ideias em um projeto de engenharia
Compreender o porquê e como utilizar os modelos nas mais diversas áreas, como elétrica, hidráulica, térmica e pneumática
Conhecer quais são as fases de um processo de modelagem matemática e como eles nos auxiliarão a construir nosso sistema real.
Como avaliarmos se os sistemas pneu/suspensão de um carro está funcionando corretamente, sem gastarmos muito e sem pôr em risco a vida das pessoas?
Com esse intuito, uma companhia de automóveis contratou uma empresa de engenharia para análise do funcionamento do sistema de suspensão de um dos seus veículos. Você é o engenheiro responsável por desenvolver esse projeto.
Para isso, você deverá:
Definir os limites do seu sistema avaliado
Encontrar o modelo do sistema para análise a ser entregue no relatório
Para resolver a situação-problema apresentada, é necessário:
Conhecer o que é um modelo e como ele contribui para um projeto de engenharia de controle
Perceber que, para a obtenção do modelo ótimo para o sistema, será necessário realizar o processo de modelagem matemática
Identificar as etapas e a importância da modelagem matemática para nosso sistema
Para ajudá-lo a solucionar esse impasse, é importante você definir o sinal de entrada e de saída do seu sistema. Utilize o sistema apresentado na figura para a realização das suas etapas de modelagem.
A modelagem matemática de um projeto de engenharia de controle é constituído de algumas etapas fundamentais:
Definição do problema
Teoria e aplicação das leis fundamentais que regem os processos
Simplificações ou aproximações dos sistemas sob estudo
Equacionamento
Calibração e validação do modelo
Por meio dessas etapas, conseguiremos:
Identificar os sinais de entrada e saída necessários para que o nosso modelo matemático obtenha a dinâmica do sistema.
Entender como os princípios físicos irão contribuir para construção dos modelos e quais são as equações que nos ajudarão nessa atividade.
Assim, um modelo de um sistema em um projeto de engenharia de controle é importante, entre outros motivos, pois:
É muito oneroso e nada prático construir todas as alternativas possíveis para um sistema até encontrar a melhor solução.
A construção direta dos sistemas físicos sem uso dos modelos pode ser perigosa à vida dos técnicos e pode causar riscos ao meio ambiente.
O vídeo a seguir é indicado para aprofundar um pouco mais os conhecimentos de formulação de problema e modelagem matemática.
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=CaXdR4OQuHQ>. Acesso em: 8 nov. 2016.
Agora você deve ler a Seção 1.1 do livro didático.
É importante que você realize uma leitura aprofundada da seção e faça as atividades:
As questões diagnósticas, disponíveis em seu ambiente virtual, devem ser realizadas para que você teste seus conhecimentos antes da aula.
O Avançando na Prática traz novas situações da realidade que ajudarão você a compreender a seção.
