Sistemas

Modelização de um sistema

Modelização em espaço de estados

Mecânicos

Exemplos de Sistemas

Movimento Rectilineo sem atrito

Movimento Rectilineo com atrito

Força elástica, uma única mola

Força elástica, duas molas

Plano inclinado

Pêndulo

Salto de um pára-quedista

Suspensão automóvel

Pêndulo invertido

Simulação

Força elástica, duas molas

Força Elástica duas molas

Neste sistema, existem duas molas, mas apenas uma delas está ligada ao corpo de massa m. Então é necessário designar dois pontos, M e A, onde as forças vão ser aplicadas. 

h1

Força elástica duas molas

Pela lei de Newton sabe-se que 


m4_3    (1)


A força de atrito e força elástica são iguais a


m4_4   (2)
m4_5   (3)
m4_6     (4)


onde n=1,2…

No ponto M estão aplicadas a força F, a força de atrito FB1 e a força elástica Fk1. Logo a equação para o ponto M é


m4_7    (5)


Substituindo FB1 e Fk1 na equação (5), pelas suas expressões, obtém-se


m4_8   (6)


Colocando a derivada de maior ordem em evidência,


m4_9    (7)


No ponto A são aplicadas a força elástica Fk1, a força elástica Fk2 e a força de atrito FB2. Logo para o ponto A tem-se a equação


m4_10   (8)


Substituindo Fk1, Fk2 e FB2, pelas suas expressões na equação (8), obtém-se


m4_11     (9)


Resolvendo em ordem à derivada de maior grau


m4_12     (10)


Para converter as equações diferenciais (7) e (10), em um sistema de equações de primeira ordem é necessário efectuar as seguintes mudanças de variável.


m4_13


Assim, obtém-se o seguinte sistema de equações diferenciais.


m4_14      (11)


Colocando em notação espaço de estados.


m4_15
m4_16      (12)


Escolhendo como variáveis de saída o deslocamento m4_17 e o deslocamento m4_18.


m4_19
m4_20


Logo


m4_21       (13)