Ingeniería Eléctrica: Aplicaciones del Análisis Numérico en Circuitos y Sistemas de Control

Question 1

En el diseño de sistemas de control, la capacidad del sistema para responder rápidamente a cambios en la entrada se conoce como:

Accepted Answer

Respuesta transitoria

Answer

Estabilidad

Answer

Error en estado estacionario

Question 2

El criterio que se utiliza comúnmente para evaluar el rendimiento de un diseño de sistema de control es:

Accepted Answer

Error cuadrático medio (MSE)

Answer

Tiempo de establecimiento

Answer

Error máximo

Answer

Sobreimpulso

Question 3

En el diseño de un sistema de control digital, el intervalo de tiempo entre muestras se conoce como:

Accepted Answer

Periodo de muestreo

Answer

Tiempo de establecimiento

Answer

Tiempo muerto

Answer

Tiempo de respuesta

Question 4

En el diseño de un filtro digital, la frecuencia a la que se produce la atenuación de la mitad de la potencia se conoce como:

Accepted Answer

Frecuencia de corte

Answer

Frecuencia de resonancia

Answer

Frecuencia de muestreo

Answer

Frecuencia de Nyquist

Question 5

El criterio que se utiliza comúnmente para evaluar la precisión de un diseño de filtro digital es:

Accepted Answer

Respuesta en frecuencia

Answer

Tiempo de establecimiento

Answer

Error en estado estacionario

Answer

Sobreimpulso

Question 6

En un sistema de control, el retraso de fase introducido por un integrador es:

Accepted Answer

-90 grados

Answer

90 grados

Answer

0 grados

Question 7

¿Cuál de los siguientes métodos se utiliza para resolver numéricamente ecuaciones diferenciales ordinarias?

Accepted Answer

Método de diferencias finitas

Answer

Método simplex

Answer

Método de Monte Carlo

Answer

Método de elementos finitos

Question 8

En un circuito RLC serie, la frecuencia de resonancia se produce cuando:

Accepted Answer

XL = XC

Answer

R = 0

Answer

XL > XC

Answer

XL < XC

Question 9

¿Cuál de los siguientes es un dispositivo semiconductor utilizado para rectificar corrientes alternas?

Accepted Answer

Diodo

Answer

Transistor

Answer

Resistencia

Answer

Condensador

Question 10

En la resolución de sistemas de ecuaciones lineales de gran tamaño, ¿cuál es el método numérico más eficiente?

Accepted Answer

Descomposición LU

Answer

Regla de Cramer

Answer

Sustitución hacia atrás

Answer

Eliminación gaussiana

Question 11

En la simulación de circuitos eléctricos para obtener la solución en el dominio del tiempo, ¿qué método se emplea?

Accepted Answer

Integración numérica

Answer

Método de diferencias finitas

Answer

Método de los elementos finitos

Answer

Análisis de Fourier

Question 12

Para diseñar filtros digitales, ¿qué transformada es la más apropiada?

Accepted Answer

Transformada Z

Answer

Transformada de Laplace

Answer

Transformada de Fourier

Answer

Transformada de Hilbert

Question 13

En el diseño de sistemas de control, ¿qué método numérico se utiliza para optimizar los parámetros del controlador?

Accepted Answer

Optimización no lineal

Answer

Método simplex

Answer

Análisis multimodal

Answer

Programación lineal

Question 14

Para simular el comportamiento dinámico de circuitos eléctricos, ¿qué método numérico es adecuado?

Accepted Answer

Integración numérica

Answer

Análisis de Fourier

Answer

Método de los elementos finitos

Answer

Regla de Cramer

Question 15

En el diseño de sistemas de control, ¿qué técnica numérica se utiliza para predecir la respuesta del sistema a una entrada dada?

Accepted Answer

Simulación numérica

Answer

Estimación de estados

Answer

Optimización numérica

Answer

Interpolación numérica

Question 16

En el ámbito de la optimización de sistemas eléctricos, ¿qué tipo de optimización numérica es más adecuada para problemas con restricciones no lineales?

Accepted Answer

Optimización no lineal

Answer

Optimización convexa

Answer

Optimización lineal

Answer

Programación dinámica

Question 17

En el análisis de antenas, ¿qué técnica numérica se emplea para calcular el patrón de radiación de una antena?

Accepted Answer

Método de momentos

Answer

Método de elementos finitos

Answer

Método de perturbaciones

Answer

Método de diferencias finitas

Question 18

En el ámbito del diseño de circuitos integrados, ¿qué técnica numérica se emplea para simular el comportamiento de un circuito?

Accepted Answer

Simulación de circuitos

Answer

Análisis de circuitos

Answer

Síntesis de circuitos

Answer

Optimización de circuitos

Question 19

Para analizar un circuito eléctrico complejo, ¿qué método numérico es más apropiado?

Accepted Answer

Método de diferencias finitas

Answer

Método de Monte Carlo

Answer

Método de mínimos cuadrados

Question 20

En el diseño de sistemas de control, ¿qué técnica numérica se emplea para determinar la estabilidad del sistema?

Accepted Answer

Análisis de valores propios

Answer

Optimización no lineal

Answer

Integración numérica

Answer

Interpolación

Question 21

En la simulación de sistemas de potencia, ¿qué método numérico se utiliza para resolver ecuaciones algebraicas no lineales?

Accepted Answer

Método de Newton-Raphson

Answer

Método de eliminación de Gauss

Answer

Método de Gauss-Seidel

Answer

Método de Jacobi

Question 22

¿Cuál es la principal ventaja de utilizar técnicas numéricas en ingeniería eléctrica?

Accepted Answer

Permiten resolver problemas complejos que no se pueden resolver analíticamente.

Answer

Son más precisas que los métodos analíticos.

Answer

Requieren menos tiempo de computación.

Question 23

¿Qué factores deben considerar los ingenieros eléctricos al elegir un método numérico para un problema específico?

Accepted Answer

Precisión, estabilidad y eficiencia computacional.

Answer

Solo estabilidad.

Answer

Solo precisión.

Answer

Solo eficiencia computacional.

Question 24

En el análisis de sistemas de distribución de energía, ¿qué técnica numérica se utiliza para determinar las pérdidas de potencia?

Accepted Answer

Método de flujo de carga

Answer

Método de eliminación de Gauss

Answer

Método de Jacobi

Answer

Método de Gauss-Seidel

Question 25

¿En qué tipo de circuito eléctrico la corriente mantiene la misma intensidad en todos sus puntos?

Accepted Answer

Circuito en serie

Answer

Circuito en paralelo

Answer

Circuito mixto

Question 26

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), ¿cuál es la unidad que se utiliza para medir la resistencia eléctrica?

Accepted Answer

Ohmio (Ω)

Answer

Voltio (V)

Answer

Vatio (W)

Answer

Amperio (A)

Question 27

En el análisis de circuitos RL, ¿cómo se define la reactancia inductiva (XL)?

Accepted Answer

XL = 2πfL

Answer

XL = πfL

Answer

XL = fL/2π

Answer

XL = 1/2πfL

Question 28

En ingeniería eléctrica, ¿cuál es el objetivo principal del análisis de Fourier?

Accepted Answer

Descomponer señales periódicas complejas en una suma de funciones sinusoidales y cosenoidales.

Answer

Analizar la respuesta en frecuencia de sistemas lineales e invariantes en el tiempo.

Answer

Resolver ecuaciones diferenciales parciales que modelan sistemas físicos.

Answer

Diseñar filtros digitales para procesamiento de señales.

Question 29

En un sistema de control PID, ¿cuál es la función principal del parámetro de ganancia integral (Ki)?

Accepted Answer

Eliminar o minimizar el error de estado estacionario en el sistema.

Answer

Aumentar la velocidad de respuesta del sistema ante cambios en la referencia.

Answer

Amortiguar las oscilaciones del sistema y mejorar su respuesta transitoria.

Answer

Mejorar la estabilidad del sistema y reducir el riesgo de oscilaciones.

Question 30

En el diseño de filtros digitales, ¿cuál es la característica principal de la magnitud de la función de transferencia de un filtro de paso bajo ideal?

Accepted Answer

Es igual a 1 para frecuencias menores a la frecuencia de corte y 0 para frecuencias mayores.

Answer

Es igual a 1 para todas las frecuencias, sin importar su valor.

Answer

Varía gradualmente entre 0 y 1 en un rango de frecuencias alrededor de la frecuencia de corte.

Answer

Es igual a 0 para frecuencias menores a la frecuencia de corte y 1 para frecuencias mayores.

Question 31

En el análisis de circuitos LC resonantes, ¿qué tipo de ecuación diferencial describe su comportamiento dinámico?

Accepted Answer

Ecuación diferencial lineal de segundo orden con coeficientes constantes.

Answer

Ecuación diferencial lineal de primer orden con coeficientes constantes.

Answer

Ecuación diferencial lineal de tercer orden con coeficientes constantes.

Answer

Ecuación diferencial lineal de cuarto orden con coeficientes constantes.

Question 32

Un circuito RLC en serie se modela con la siguiente ecuación diferencial: $$\frac{d^2i}{dt^2} + 2ζω₀\frac{di}{dt} + ω₀²i = \frac{V(t)}{L}$$ ¿Qué método numérico es el más apropiado para resolver esta ecuación y obtener la corriente $i(t)$ en el circuito?

Accepted Answer

Método de Runge-Kutta de cuarto orden

Answer

Método de Euler hacia adelante

Answer

Método de Newton-Raphson

Answer

Método de diferencias finitas

Question 33

Se desea diseñar un controlador PID para un sistema de control de temperatura. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es CORRECTA sobre la acción integral en el controlador?

Accepted Answer

Reduce el error de estado estacionario.

Answer

Aumenta la estabilidad del sistema.

Answer

Aumenta la velocidad de respuesta.

Answer

Reduce el sobreimpulso.

Question 34

Un circuito eléctrico se describe mediante un sistema de ecuaciones lineales. ¿Qué método numérico es el más eficiente para resolver este sistema?

Accepted Answer

Método de eliminación de Gauss

Answer

Método de Euler hacia adelante

Answer

Método de Newton-Raphson

Answer

Método de bisección

Question 35

Se utiliza el método de diferencias finitas para resolver una ecuación diferencial parcial que describe el flujo de calor en una placa. ¿Qué factor afecta directamente la precisión de la solución?

Accepted Answer

Tamaño de la malla

Answer

Valor de la constante de difusividad térmica

Answer

Tiempo de simulación

Answer

Tipo de condición de frontera

Question 36

Un sistema de control de posición utiliza un motor eléctrico. Se utiliza un modelo matemático simplificado del motor, pero este modelo no considera las características no lineales del motor. ¿Qué efecto podría tener esta simplificación en el diseño del controlador?

Accepted Answer

El controlador puede no funcionar correctamente en condiciones de operación real.

Answer

El controlador tendrá un rendimiento más estable.

Answer

El controlador será más eficiente en términos de energía.

Question 37

Una función de transferencia de un sistema de control es $$G(s) = \frac{1}{(s+1)(s+2)}$$. ¿Cuál es el orden de este sistema?

Accepted Answer

Segundo orden

Answer

Tercer orden

Answer

Orden infinito

Answer

Primer orden

Question 38

Se utiliza un método numérico para calcular la respuesta de un circuito eléctrico a una entrada de voltaje variable. ¿Qué factor afecta directamente la precisión del cálculo?

Accepted Answer

Paso de tiempo de la integración numérica

Answer

Tipo de elemento de almacenamiento de energía (condensador o inductor)

Answer

Resistencia del circuito

Answer

Frecuencia de la entrada de voltaje

Question 39

Se desea utilizar un modelo numérico para simular el comportamiento de un sistema de potencia. ¿Cuál es el principal objetivo del uso de un modelo numérico en lugar de un modelo analítico?

Accepted Answer

Simular sistemas complejos que no pueden resolverse analíticamente.

Answer

Obtener una solución más precisa que un modelo analítico.

Answer

Reducir el tiempo de cálculo.

Question 40

Un sistema de control de voltaje utiliza una realimentación negativa para mejorar su estabilidad. ¿Qué efecto tiene la realimentación negativa en el sistema?

Accepted Answer

Reduce el sobreimpulso y el tiempo de establecimiento.

Answer

Reduce la estabilidad del sistema.

Answer

Aumenta la ganancia del sistema.

Question 41

Se utiliza un método numérico para encontrar las raíces de una función no lineal que describe el comportamiento de un circuito no lineal. ¿Qué método numérico es el más adecuado para este propósito?

Accepted Answer

Método de Newton-Raphson

Answer

Método de Euler hacia adelante

Answer

Método de bisección

Answer

Método de diferencias finitas