Diseño de Sistemas de Control en el Dominio del Tiempo: Cuestionarios y Ejercicios

Question 1

¿Cuál de las siguientes técnicas NO se utiliza en el diseño de sistemas de control en el dominio del tiempo?

Accepted Answer

Análisis de frecuencia

Answer

Colocación de polos

Answer

Realimentación del estado

Question 2

En la colocación de polos, el objetivo es posicionar los polos del sistema de control en ubicaciones específicas del plano complejo para lograr:

Accepted Answer

Mejorar la estabilidad y el rendimiento del sistema

Answer

Eliminar oscilaciones

Answer

Disminuir la ganancia del sistema

Question 3

La realimentación del estado se utiliza para medir:

Accepted Answer

El estado interno del sistema

Answer

Los parámetros del sistema

Question 4

¿Cuál de las siguientes matrices representa la dinámica del estado de un sistema de control?

Accepted Answer

Matriz de estado

Answer

Matriz de salida

Question 5

El diseño de sistemas de control en el dominio del tiempo es útil para:

Accepted Answer

Diseñar sistemas que respondan rápidamente a cambios en la entrada

Answer

Diseñar sistemas con alta ganancia

Question 6

El criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz se basa en el:

Accepted Answer

Polinomio característico del sistema

Answer

Respuesta escalón del sistema

Question 7

En el contexto del diseño en el dominio del tiempo, ¿cuál de los siguientes es un factor a considerar?

Accepted Answer

Transitorios del sistema

Answer

Frecuencia de corte

Question 8

En el contexto de la realimentación del estado, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

Accepted Answer

La realimentación del estado mejora la estabilidad del sistema al incorporar información adicional sobre su estado

Answer

La realimentación del estado solo es aplicable a sistemas lineales

Answer

La realimentación del estado no influye en el rendimiento del sistema

Question 9

Al diseñar un sistema de control en el dominio del tiempo, ¿qué criterio se considera principalmente para seleccionar los polos deseados?

Accepted Answer

Los requisitos de rendimiento del sistema, como el tiempo de subida y el sobreimpulso

Answer

La disponibilidad de componentes

Answer

La facilidad de implementación

Question 10

Para un sistema de segundo orden, ¿cuál es la ecuación que define su lugar geométrico de raíces?

Accepted Answer

s^2 + 2ζωns + ωn^2 = 0

Answer

s^3 + 2ζωns^2 + ωn^3 = 0

Answer

s^4 + 2ζωns^3 + ωn^4 = 0

Answer

s^5 + 2ζωns^4 + ωn^5 = 0

Question 11

En el diseño de control robusto, ¿qué técnica se emplea para mitigar la sensibilidad del sistema a incertidumbres en los parámetros?

Accepted Answer

Diseño por realimentación del estado robusta

Answer

Diseño por realimentación clásica

Answer

Diseño por colocación de polos

Question 12

En un sistema de control con realimentación del estado, ¿qué tipo de sensor se utiliza para medir las variables de estado?

Accepted Answer

Sensor de estado

Answer

Sensor de perturbación

Answer

Sensor de referencia

Answer

Sensor de salida

Question 13

En el diseño de control en el dominio del tiempo, ¿qué criterio se utiliza para evaluar la estabilidad del sistema?

Accepted Answer

Criterio de Routh-Hurwitz

Answer

Criterio de Bode

Answer

Criterio de Nyquist

Question 14

¿Cuál es una ventaja específica del empleo de la técnica de colocación de polos en el diseño de sistemas de control?

Accepted Answer

Permite diseñar sistemas que cumplen con los requisitos de rendimiento de seguimiento deseados

Answer

Simplifica excesivamente el proceso de diseño

Answer

Reduce significativamente el coste de implementación del sistema

Question 15

En un sistema de control con realimentación del estado, ¿qué matriz representa la dinámica del sistema?

Accepted Answer

Matriz de estado A

Answer

Matriz de realimentación K

Answer

Matriz de entrada B

Answer

Matriz de salida C

Question 16

En el diseño de sistemas de control en el dominio del tiempo, ¿qué técnica se utiliza para colocar los polos del sistema de lazo cerrado en ubicaciones deseadas?

Accepted Answer

Colocación de polos

Answer

Análisis de estabilidad

Answer

Respuesta en frecuencia

Answer

Realimentación del estado

Question 17

En el diseño por realimentación del estado, ¿qué matriz representa la dinámica del sistema?

Accepted Answer

Matriz de estado

Answer

Matriz de ganancia

Answer

Matriz de transferencia

Answer

Matriz de observabilidad

Question 18

Para garantizar la robustez de un sistema de control, ¿cuál de los siguientes criterios es esencial?

Accepted Answer

Amplio margen de estabilidad

Answer

Bajo consumo de energía

Answer

Bajo costo de implementación

Answer

Respuesta rápida

Question 19

En un controlador PID, ¿qué término reduce el error en estado estacionario?

Accepted Answer

Integral

Answer

Derivativo

Answer

Anti-integral

Answer

Proporcional

Question 20

Para un sistema con dos polos complejos conjugados, ¿qué afirmación es correcta?

Accepted Answer

El sistema es oscilatorio

Answer

Los polos están en el eje real

Answer

El sistema es inestable

Answer

El sistema es estable

Question 21

¿Qué técnica de diseño de control permite ubicar los polos del sistema en posiciones específicas del plano complejo?

Accepted Answer

Colocación de polos

Answer

Realimentación del estado -- Técnica diferente utilizada para estimar el estado del sistema

Answer

Compensación de plomo -- Técnica de compensación de frecuencia

Answer

Diseño basado en espacio de estados -- Técnica alternativa que considera el sistema como un conjunto de ecuaciones diferenciales

Question 22

En un sistema de control con realimentación del estado, ¿cuál es el objetivo principal del estimador?

Accepted Answer

Estimar el estado del sistema a partir de las mediciones de salida

Answer

Proporcionar una señal de control -- Función del controlador

Answer

Mejorar la estabilidad del sistema -- Propósito general de la realimentación del estado, no solo del estimador

Question 23

En el diseño de control en el dominio del tiempo, ¿qué parámetro determina principalmente el tiempo de respuesta del sistema?

Accepted Answer

Coeficiente de amortiguamiento

Answer

Ganancia -- Influye en la amplitud de la respuesta, no en el tiempo de respuesta

Answer

Frecuencia natural -- Afecta la frecuencia de oscilación, no el tiempo de respuesta

Answer

Integral de tiempo -- Parámetro relacionado con el error de estado estacionario, no con el tiempo de respuesta

Question 24

En un sistema de control con un sobreimpulso del 20%, ¿cuál es el valor aproximado del coeficiente de amortiguamiento?

Accepted Answer

0,46

Answer

0,8 -- Corresponde a un sobreimpulso del 10%

Answer

0,2 -- Corresponde a un sobreimpulso del 40%

Answer

0,6 -- Corresponde a un sobreimpulso del 16%

Question 25

¿Cuál de los siguientes tipos de controlador es más efectivo para eliminar el error de estado estacionario?

Accepted Answer

Controlador integral

Answer

Controlador proporcional -- Reduce el error de estado estacionario, pero no lo elimina

Answer

Controlador derivativo -- No elimina el error de estado estacionario

Answer

Controlador PID -- Incluye un término integral, pero también proporcional y derivativo

Question 26

En un sistema de control con un retraso de tiempo, ¿qué técnica de diseño se puede aplicar para compensar su efecto negativo?

Accepted Answer

Compensación de Smith

Answer

Compensación de avance -- Técnica diferente utilizada para sistemas sin retraso de tiempo

Answer

Compensación de plomo -- Técnica de compensación de frecuencia que no aborda el retraso de tiempo

Answer

Compensación de realimentación -- Técnica alternativa que no es específica para sistemas con retraso de tiempo

Question 27

En el diseño de control en el dominio del tiempo, ¿qué criterio se utiliza comúnmente para determinar la estabilidad de un sistema?

Accepted Answer

Criterio de Routh-Hurwitz

Answer

Criterio de Nyquist -- Técnica gráfica para analizar la estabilidad en el dominio de la frecuencia

Answer

Criterio de Bode -- Técnica gráfica para analizar la estabilidad de frecuencia

Answer

Criterio de estabilidad de Lyapunov -- Criterio avanzado que no es comúnmente utilizado en el diseño en el dominio del tiempo

Question 28

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el diseño de control en el dominio del tiempo es correcta?

Accepted Answer

El diseño en el dominio del tiempo se centra en manipular directamente las ecuaciones diferenciales que describen el sistema

Answer

El diseño en el dominio del tiempo es aplicable únicamente a sistemas lineales -- Esta limitación no es cierta

Question 29

¿Qué herramienta gráfica se utiliza para visualizar la respuesta de un sistema de control en el dominio del tiempo a una entrada escalón?

Accepted Answer

Gráfica de respuesta escalonada

Answer

Diagrama de Nyquist -- Herramienta gráfica para analizar la estabilidad en el dominio de la frecuencia

Answer

Lugar de raíces -- Herramienta gráfica para analizar la estabilidad

Answer

Diagrama de Bode -- Herramienta gráfica para analizar la respuesta en frecuencia

Question 30

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la colocación de polos en el dominio del tiempo es **correcta**?

Accepted Answer

Permite asignar arbitrariamente los polos deseados del sistema de control en lazo cerrado.

Answer

No tiene en cuenta las limitaciones de implementación prácticas.

Answer

Se utiliza únicamente para diseñar sistemas de control con un rendimiento óptimo.

Question 31

En un sistema de control en lazo cerrado retroalimentado por el estado, la matriz de realimentación K se utiliza **principalmente** para:

Accepted Answer

Modificar los polos del sistema de lazo cerrado para lograr el rendimiento deseado.

Answer

Obtener una respuesta específica a una entrada de referencia.

Answer

Mejorar únicamente la estabilidad del sistema.

Answer

Compensar las incertidumbres del modelo del sistema.

Question 32

El margen de ganancia es una medida de:

Accepted Answer

La estabilidad de un sistema de control en lazo cerrado.

Answer

El rendimiento de un sistema de control en lazo cerrado.

Answer

La sensibilidad de un sistema de control en lazo cerrado.

Question 33

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el diseño de compensadores es **correcta**?

Accepted Answer

Pueden utilizarse para mejorar tanto el rendimiento como la estabilidad de los sistemas de control.

Answer

No tienen ningún efecto sobre la respuesta en frecuencia del sistema.

Answer

Siempre se utilizan para reducir el orden del sistema.

Question 34

En un sistema de control de realimentación unitaria, la función de transferencia de sensibilidad se reduce a:

Accepted Answer

1/(1+G(s)H(s))

Answer

G(s)H(s)/(1+G(s)H(s))

Answer

G(s)/(1+G(s)H(s))

Answer

H(s)/(1+G(s)H(s))

Question 35

¿Cuál de los siguientes diagramas de Bode representa un sistema **estable**?

Accepted Answer

Diagrama con todos los polos en el semiplano izquierdo y margen de fase positivo.

Answer

Diagrama con todos los polos en el semiplano derecho y margen de fase negativo.

Answer

Diagrama con todos los polos en el eje imaginario y margen de ganancia infinito.

Question 36

El controlador PID es un tipo de controlador que utiliza:

Accepted Answer

Realimentación proporcional-integral-derivativa.

Answer

Realimentación proporcional-integral.

Answer

Realimentación integral-derivativa.

Answer

Realimentación proporcional-derivativa.

Question 37

En un sistema de control en bucle cerrado, ¿cuál es el propósito de la señal de realimentación?

Accepted Answer

Comparar la salida medida con la salida deseada para corregir los errores

Answer

Generar la señal de control

Answer

Medir el estado del sistema

Answer

Mejorar el rendimiento general del sistema

Question 38

El tiempo de respuesta de un sistema de control se define como:

Accepted Answer

El tiempo que tarda la salida en alcanzar el 63,2% de su valor final después de un cambio de entrada escalón unitario

Answer

El tiempo que tarda la señal de control en cambiar

Answer

El tiempo que tarda el sistema en alcanzar el estado estable

Answer

El tiempo que tarda la señal de error en desaparecer

Question 39

El criterio de estabilidad de Routh-Hurwitz se aplica a sistemas con:

Accepted Answer

Funciones de transferencia con todos los coeficientes reales

Answer

Sistemas con retrasos de tiempo

Answer

Sistemas no lineales

Answer

Funciones de transferencia con polos complejos

Question 40

¿Cuál es el propósito de un observador de estado?

Accepted Answer

Estimar el estado interno del sistema utilizando mediciones de entrada y salida

Answer

Medir la perturbación actuante sobre el sistema

Answer

Calcular la función de transferencia del sistema

Answer

Mejorar la relación señal-ruido del sistema

Question 41

El diseño basado en el modelo implica:

Accepted Answer

Utilizar un modelo matemático del sistema para predecir su comportamiento y diseñar el controlador en consecuencia

Answer

Basar el diseño únicamente en la intuición y la experiencia

Answer

Realizar pruebas experimentales extensivas para determinar los parámetros del controlador

Answer

Utilizar un controlador genérico que se ajuste a todos los sistemas

Question 42

La estabilidad de un sistema de control en bucle cerrado depende principalmente de:

Accepted Answer

La ubicación de los polos de la función de transferencia en bucle cerrado

Answer

La magnitud de la señal de entrada

Answer

La presencia de perturbaciones externas

Answer

La ganancia del controlador