sábado, 26 de fevereiro de 2011

O Sistema Binário

O sistema binário é o sistema de numeração do computador digital, que tem apenas dois simbolos, B:{0,1}. Cada dígito binário (1 ou 0) é chamado de bit. E o grupo de 8 bits é chamado de byte.
  •  Contagem em Binário

    Correspondência entre números na base dez e na base dois:
    Decimal
                                                                    Binário
        0                                                                          0
        1                                                                          1
        2                                                                        10
        3                                                                        11
        4                                                                      100
         ⁞                                                                           ⁞
        9                                                                     1001
       dez                                                                   1010

  • Conversão de Binário para Decimal

    Estamos acostumados aos números decimais, porém nunca paramos para pensar no que isso quer dizer. Por exemplo, o número 341 pode ser escrito em potências de 10 da seguinte maneira:



    Portanto, um número na base dois funcionará de maneira análoga, por exemplo:



  • Potências de 2



  • Conversão de Decimal para Binário

    - Método das Divisões Sucessivas:

    Divide-se o número decimal sucessivamente por 2, sendo que o número binário será a leitura dos restos dessas divisões. Por exemplo, se quisermos representar o número 23 na base binária, faremos:
                          resto
    23/2 = 11         1
    11/2 = 5           1
    5/2 = 2             1
    2/2 = 1             0
    1/2 = 0             1

    A condição de parada é a divisão resultar em 0. O sentido de montagem é do último para o primeiro número, ou seja, 23 decimal é igual a 10111 binário.

  • Representação de números racionais positivos

    Os números fracionários decimais seguem exatamente o mesmo raciocínio dos inteiros, a única diferença será o expoente negativo nas potências de dez. Exemplo:



    Então na base binária temos:



  • Conversão de Decimal para Binário

    - Método das Multiplicações Sucessivas

    Multiplica-se a fração decimal por 2 e o número binário é coletado a partir da parte inteira do resultado. Nada melhor do que um exemplo:

    0,6875x2 = 1,375
      0,375x2 = 0,75
        0,75x2 = 1,5
          0,5x2 = 1,0 => condição de parada

    Lendo na ordem direta dessa vez, temos então que 0,6875 decimal é 0,1011 binário.

  • Bases Auxiliares

    I - Base Hexadecimal

    É uma base em que são usados 16 símbolos,
    H: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

    Decimal                       Hexadecimal                       Binário
        0                                      0                                    0
        1                                      1                                    1
        2                                      2                                    2
        ⁞                                       ⁞                                     ⁞
      10                                      A                              1010
      11                                      B                               1011
      12                                      C                              1100
      13                                      D                              1101
      14                                      E                               1110
      15                                      F                               1111
  • Conversão Binário para Hexadecimal
       
    Como 16 é uma potência a quarta de 2, então cada 4 bits na base 2 serão 1 dígito na base 16. Exemplo:



  • Conversão Hexadecimal para Binário

    É a mesma ideia, basicamente convertemos elemento por elemento e com um pouco de prática fica fácil fazer cada passagem. Por exemplo, em F0CA em Hexadecimal será 1111000011001010 em binário.

    1111 0000 1100 1010  (Binário)
       F      0      C     A     (Hexadecimal)
      15      0     12    10    (Decimal)


    II - Base Octal

    Utiliza 8 símbolos, O: {0,1,2,3,4,5,6,7}. Como 8=2³, então cada 3 bits correspondem a 1 dígito octal.
  • Conversão de Octal para Binário

    Completamente análogo ao Hexadecimal. Exemplo:


  • Conversão Binário para Octal

    Analisa-se o binário de 3 bits em 3 bits, completando com zero a esquerda se faltar bit. Exemplo 10110111, analisa-se:

    111 = 7
    110 = 6
    010 = 2

    Ou seja, 101110111 em binário é 267 em Octal.

sexta-feira, 25 de fevereiro de 2011

Introdução a Sistemas de Controle

  • Definições

    - Plantas (Plants): Sistema físico que queremos controlar.
    - Processos (Processes): Operação ou desenvolvimento natural, que evolui progressivamente. Qualquer operação a ser controlada
    - Sistemas: É uma combinação de componentes que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo.
    - Distúrbios: É um sinal que tende a afetar adversamente o valor da saída de um sistema.
    - Controle realimentado: É uma operação que, na presença de distúrbio, tende a reduzir a diferença entre a saída de um sistema e a entrada de referência. Apenas distúrbios não previsíveis são designados como tais.
    - Sistemas de controle realimentados: É aquele que tende a manter uma relação prescrita entre a saída e a entrada de referência, comparando-as e utilizando a diferença como um meio de controle.
    - Servomecanismos: É um sistema de controle realimentado no qual a saída é alguma posição mecânica, velocidade ou aceleração. Portanto, "servomecanismos" e "sistema de controle de posição ( velocidade ou aceleração)" são sinônimos.
    - Sistemas reguladores automáticos: É um sistema de controle realimentado no qual a entrada de referência, ou a saída desejada, é constante, cuja finalidade é manter a saída real num valor desejado, na presença de distúrbios.
    - Sistema de controles de processos: É um sistema regulador automático no qual a saída é uma variável.

  • Controle em malha-fechada e controle em malha-aberta

    - Sistema de controle em malha-fechada: É aquele no qual o sinal de saída possui um efeito direto na ação de controle. Sistemas de controle em malha-fechada são sistemas de controle realimentados. O termo "malha-fechada" implica o uso de ação de realimentação com a finalidade de reduzir o erro do sistema.
    - Sistema de controle em malha-aberta: São sistemas de controle nos quais a saída não tem efeito na ação do controle. A saída nem é medida nem é realimentada para comparação com a entrada. Então a cada entrada de referência corresponde uma condição de operação fixa, ou seja, a precisão do sistema depende de uma calibração. Na presença de distúrbios o sistema não desempenhará a tarefa desejada. Qualquer sistema de controle que opera em uma base de tempo é de malha-aberta.
    - Sistemas de controle em malha-fechada versus malha-aberta: O sistema de controle em malha-fechada utiliza realimentação tornando a resposta do sistema relativamente insensível a distúrbios externos e variações internas em parâmetros do sistema. Para sistemas cujas entradas são conhecidas e não há distúrbio, é aconselhável usar malha-aberta. Sistemas de controle em malha-fechada possuem vantagens apenas quando distúrbios imprevisíveis estão presentes. A potência de saída determina parcialmente o custo, peso e dimensão de um servomecanismo. Uma combinação apropriada de controle em malha-aberta e em malha fechada normalmente é mais barata e mais eficiente.
    - Sistema de controle adaptativos: As características não são constantes, embora variações sejam atenuadas num sistema de controle realimentado, se as variações forem significativas, um sistema satisfatório deve possuir a habilidade de adaptação. Isto implica na habilidade de se auto-ajustar ou automodificar de acordo com as variações imprevistas. Sistemas que possuem essa habilidade são chamados de sistemas de controle adaptativos.
    - Sistemas de controle de aprendizado: sistemas de controle que possuem habilidade para aprender são denominados sistemas de controle de aprendizado.

  • Princípios de Projeto em Sistemas de Controle

    - Requisitos gerais de um sistema de controle: Qualquer sistema de controle deve ser estável, velocidade de resposta rápida e amortecimento razoável.
    - Problemas básicos no projeto de sistema de controle: Nas situações práticas sempre haverá distúrbios. Para determinar o sinal de controle ótimo é necessário definir o índice de desempenho, medindo o desvio em relação ao desempenho ideal. A especificação do sinal de controle durante o intervalo de tempo de operação é denominada Lei de Controle. O problema de controle básico é determinar a lei de controle ótimo.
                               (Baseado em Ogata, K. "Engenharia de Controle Moderno" - Cap 1)

    O Blog

    Olá! Eu sou o Tadeu Ferreira de Sousa Junior e estou no 3° ano de Engenharia Mecatrônica na Escola Politécnica, a gloriosa Poli-USP. Quando estava no colégio sentia uma falta muito grande de material na internet sobre o assunto, falta de veteranos para tirar dúvidas e falta de divulgação dos detalhes desse ramo da Engenharia. Procurarei sempre escrever mais sobre Controle, porque quero me especializar nessa área.
    Obrigado a todos que tiverem a paciência de ler.
    Sugestões e correções serão sempre benvindas =]