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Sinais e Sistemas Sinais e Sistemas – Introdução
Renato Dourado Maia
Universidade Estadual de Montes Claros
Engenharia de Sistemas
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução
O que é um sinal?
2/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução
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
3/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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...
4/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – Eletrocardiograma
5/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – Pressão Arterial
6/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – Índice Bovespa
7/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sinal – IPEA: Salário Mínimo Real
8/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução
O que é um sistema?
9/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução
Um sistema é uma entidade que manipula um
ou mais sinais para realizar uma função,
gerando novos sinais.
10/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução
Sistema Sinais de Entrada Sinais de Saída
Diagrama de Blocos de um Sistema
.
.
.
.
.
.
EXEMPLOS
11/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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...
12/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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
13/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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
14/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Transmissor de Pressão
Sinal de Entrada: pressão
Sinal de Saída: corrente de 4 a 20 mA
15/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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
16/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Válvula de Controle
Sinal de Entrada: corrente de 4 a 20 mA
Sinal de Saída: percentual de abertura
17/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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
18/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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/SimulatingVehicleSuspensionWithASimplifiedQuarterCarModel/
19/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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?
20/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – Um Filtro Digital (Imagens)
21/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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
22/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução 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
23/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”
Medição
Atuação 24/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”
Modelo do Paciente Diabético
( )- ( ) - ( ) ( ) ( )
( )( ) ( ) ( )
( )( ) ( )
dG tG t I t C t p t
dtdI t
I t G t u tdt
dC tC 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
25/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”
Sensor Bomba de Infusão
26/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”
27/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Exemplo de Sistema – “Pâncreas Artificial”
28/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Identificação de Vogais – Semana da Engenharia de 2004
Rede MLP com 10 entradas e 5 saídas
FFT: Fast Fourier Transform
29/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Classificação de Placas Automotivas
30/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
Sinais e Sistemas – Introdução Classificação de Placas Automotivas
31/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
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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Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
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!
33/34 24/02/2014
Sinais e Sistemas – Renato Dourado Maia
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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