(είσοδος) (έξοδος) καθώς το τείνει στο.

Σχετικά έγγραφα
Ευστάθεια, Τύποι συστημάτων και Σφάλματα

ΣΦΑΛΜΑΤΑ ΜΟΝΙΜΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Παραρτήματα. Παράρτημα 1 ο : Μιγαδικοί Αριθμοί

Ευστάθεια συστημάτων

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιουνίου v 3 (t) - i 2 (t)

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου Χειμερινού εξαμήνου

Ισοδυναµία τοπολογιών βρόχων.

Μετασχηματισμοί Laplace

Ευστάθεια Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Αλγεβρικά κριτήρια

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου εαρινού εξαμήνου (Ιούνιος 2015)

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου χειμερινού εξαμήνου (Ιούνιος 2014)

ΧΡΟΝΙΚΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙ ΤΩΝ ΠΟΛΩΝ ΤΗΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ ΕΞΟΔΟΥ Y(s) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΓΝΩΡΙΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΧΡΟΝΙΚΗΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΣΕ ΕΙΣΟΔΟ ΜΟΝΑΔΙΑΙΑΣ ΒΑΘΜΙΔΑΣ

ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ

Τυπική µορφή συστήµατος 2 ας τάξης

Παράδειγμα 1. Δίνεται ο κάτωθι κλειστός βρόχος αρνητικής ανάδρασης με. Σχήμα 1. στο οποίο εφαρμόζουμε αρνητική ανάδραση κέρδους

Ζητείται να εξεταστεί η ευστάθειά του κατά BIBO. Η κρουστική απόκριση του συστήματος είναι L : =

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΥΣΤΗMAΤΩΝ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ (ΖTransform)

Βηµατική απόκριση ενός γενικού συστήµατος δευτέρας τάξεως

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιανουαρίου Φεβρουαρίου 2015

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

ΗΥ215 - Εφαρμοσμένα Μαθηματικά για Μηχανικούς

Στα θέματα πολλαπλής επιλογής η λανθασμένη απάντηση βαθμολογείται αρνητικά όσο και η ορθή. Επιτρέπεται η χρήση του βιβλίου των Dorf & Bishop

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Ζητείται να µελετηθεί το εν λόγω σύστηµα µε είσοδο βηµατική συνάρτηση δηλαδή () =(). (3)

ΠΡΟΒΛΗΜΑ (Σεπτέμβριος 2008)

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

Η Βασική Δομή Συστημάτων Ελέγχου Κίνησης

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 9 η : Σχεδίαση ελεγκτών με το γεωμετρικό τόπο ριζών. Παναγιώτης Σεφερλής

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Εισαγωγή στην Ανάλυση Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Χρονική Απόκριση και Απόκριση Συχνότητας

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Άσκηση: Ένα σύστηµα µε είσοδο u(t), έξοδο y(t) και διάνυσµα κατάστασης x(t) = (x 1 (t) x 2 (t)) T περιγράφεται από το ακόλουθο διάγραµµα:

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιανουαρίου Φεβρουαρίου 2015

Παράδειγµα Θεωρείστε το σύστηµα: αυτοκίνητο επάνω σε επίπεδη επιφάνεια κάτω από την επίδραση δύναµης x( t ) : v(t)

ΕΝΟΤΗΤΑ 12: ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE

Λύσεις θεμάτων Εξεταστικής Περιόδου Σεπτεμβρίου 2014

9 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Έλεγχος Κίνησης

Ερωτήσεις 1 ου Θέματος [8 Χ 0.25= 2.0 β.] Οι απαντήσεις πρέπει υποχρεωτικά νε βρίσκονται εντός του περιγεγραμμένου χώρου G()

Σήματα και Συστήματα

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

Μελέτη ευστάθειας και αστάθειας συστημάτων με το περιβάλλον Matlab

ΕΝΟΤΗΤΑ 11: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου-Εργαστήριο

x x Ax Bu u = 0. Η ιδιοτιμή του κάτω δεξιά πίνακα είναι η -3. = s + = = + = +

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

() min. xt δεν έχει μετασχηματισμό LAPLACE () () () Αν Λ= το σήμα ( ) Αν Λ, έστω σ. Το σύνολο μιγαδικών αριθμών. s Q το ολοκλήρωμα (1) υπάρχει.

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου χειμερινού εξαμήνου (Ιούνιος 2014)

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

ΣΑΕ 1. Σημειώσεις από τις παραδόσεις. Για τον κώδικα σε L A TEX, ενημερώσεις και προτάσεις:

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

6. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Κεφάλαιο 6. Έλεγχος στο Πεδίο της Συχνότητας. Τόπος Ριζών Διάγραµµα Bode Διάγραµµα Nyquist Ψηφιακός PID

e 5t (sin 5t)u(t)e st dt e st dt e 5t e j5t e st dt s j5 j10 (s + 5 j5)(s j5)

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 3 η : Δυναμικά Χαρακτηριστικά Τυπικών Συστημάτων Ευστάθεια Δυναμικών Συστημάτων. Παναγιώτης Σεφερλής

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου

5. (Λειτουργικά) Δομικά Διαγράμματα

Σύστημα και Μαθηματικά μοντέλα συστημάτων

Ο ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

x(t) = e st = e (σ+j2πf)t (7.1) h(t)e st dt (7.4) H(s) = y(t) = H{e st } = H(s)e st (7.5)

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

7. ΑΝΩΜΑΛΑ ΣΗΜΕΙΑ, ΠΟΛΟΙ ΚΑΙ ΤΟ ΘΕΩΡΗΜΑ ΤΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΙΠΩΝ. και σε κάθε γειτονιά του z

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μετασχηµατισµός Laplace. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Γ.Π. ΠΑΠΑΒΑΣΙΛΟΠΟΥΛΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 2

ΜΟΝΤΕΡΝΑ ΘΕΩΡΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΙ Τμήμα Μαθηματικών - Τομέας Υπολογιστών & Αριθμητικής Ανάλυσης Εξετάσεις Σεπτεμβρίου 2016

Μαθηματικά μοντέλα συστημάτων

10 2a 1 0 x. 1) Να εξεταστεί η ελεγξιμότητα και η παρατηρησιμότητα του συστήματος για τις διάφορες

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ

Controllers - Eλεγκτές

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

Σημειώσεις για το εργαστήριο του μαθήματος Βιομηχανικά Συστήματα Ελέγχου

ΕΛΕΓΚΤΕΣ PID. Ελεγκτής τριών όρων Η συνάρτηση μεταφοράς του PID ελεγκτή είναι η ακόλουθη:

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Κεφάλαιο 6. Έλεγχος στο Πεδίο της Συχνότητας. Τόπος Ριζών Διάγραµµα Bode Διάγραµµα Nyquist Ψηφιακός PID

Ψηφιακός Έλεγχος. 6 η διάλεξη Σχεδίαση στο χώρο κατάστασης. Ψηφιακός Έλεγχος 1

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ. Συστήµατα Αυτοµάτου Ελέγχου ΙΙ. Ασκήσεις Πράξης. . Καλλιγερόπουλος Σ. Βασιλειάδου. Χειµερινό εξάµηνο 2008/09

Transcript:

Υπενθυμίζουμε ότι αν ένα σύστημα είναι ευσταθές, τότε η απόκριση είναι άθροισμα μίας μεταβατικής και μίας μόνιμης. Δηλαδή, αν το σύστημα είναι ευσταθές όπου και Είθισται, σε ένα σύστημα αυτομάτου ελέγχου να θέτουμε σαν είσοδο την επιθυμητή μόνιμη κατάσταση, έστω. Εάν το σύστημα είναι ευσταθές, τότε ένα καλό μέτρο της ποιότητας του αυτομάτου ελέγχου είναι το πόσο απέχει η μόνιμη κατάσταση του συστήματος από την επιθυμητή είσοδο. Άρα, ένα μέτρο ποιότητας ενός ΣΑΕ είναι το εξής σφάλμα μόνιμης κατάστασης: (είσοδος) (έξοδος) καθώς το τείνει στο. Στην περίπτωση μοναδιαίας ανάδρασης, δηλαδή όταν ο κλάδος ανάδρασης πραγματοποιεί μόνο ανατροφοδότηση της εξόδου στον αθροιστή-αφαιρέτη της εισόδου, το λάθος μόνιμης κατάστασης είναι ισοδύναμο με την διαφορά: (είσοδος) (πληροφορία κλάδου ανάδρασης) καθώς το τείνει στο : Συνεπώς ορίζουμε ως σφάλμα μόνιμης κατάστασης την ποσότητα Για τον προσδιορισμό αυτού του σφάλματος, που λέγεται και σφάλμα ισορροπίας, είναι χρήσιμο το κάτωθι θεώρημα: ΘΕΩΡΗΜΑ 1 (Τελικής Τιμής) Εάν είναι ο μετασχηματισμός Laplace μίας συνάρτησης, τότε ισχύει: με την προϋπόθεση ότι μόνο ένας απλός πόλος της μπορεί να υπάρχει στην αρχή των αξόνων, ενώ απαγορεύονται πόλοι στο δεξί ημιεπίπεδο ή πολλαπλοί πόλοι στην αρχή των αξόνων ή ακόμη και πόλοι πάνω στο φανταστικό άξονα. Εάν υπάρχει ένας απλός πόλος της στην αρχή των αξόνων απλοποιείται στο γινόμενο, διαφορετικά, αν οι πόλοι στην αρχή των αξόνων είναι πολλαπλοί, το απειρίζεται. Αν η έχει πόλους στο δεξί μιγαδικό ημιεπίπεδο ή ακόμη και πάνω στο φανταστικό άξονα, το σύστημα είναι

ασταθές, τουλάχιστον για συγκεκριμένη είσοδο στην περίπτωση μονού πόλου στο φανταστικό άξονα. Οπότε το απειρίζεται ή δεν υπάρχει. Απόδειξη Επειδή ισχύει, έχω: Επίσης ισχύει Εξισώνοντας τα παραπάνω, προκύπτει ΟΕΔ. Εφαρμογή του θεωρήματος τελικής τιμής στο σφάλμα μόνιμης κατάστασης Έστω το κάτωθι ευσταθές σύστημα αυτομάτου ελέγχου: + _ Τότε, Οπότε,

Στην περίπτωση που το είναι μόνο ένα κέρδος, τότε Και ειδικά για κέρδος Αλλά, όταν το αντισταθμισμένο σύστημα είναι ευσταθές, ισχύει: Προφανώς στις ειδικές περιπτώσεις όπου Παράδειγμα 1 Έστω. Τότε, Εάν η είναι συνεχής στο με πεπερασμένη τιμή ή απλά φραγμένη τότε, άρα, υπό τον όρον ότι. Δηλαδή, το σύστημα αυτομάτου ελέγχου οδηγεί στη μόνιμη κατάσταση την έξοδο στην επιθυμητή κατάσταση καθώς. Ο τύπος έχει νόημα για όπου το σύστημα είναι ευσταθές. (Προσοχή! Η βηματική συνάρτηση δεν έχει την ιδιότητα του φραγμένου στο πεδίο των, διότι ). Όμως, όταν το σύστημα μου είναι ευσταθές το με είσοδο τη βηματική απόκριση είναι επίσης ευσταθές, διότι προφανώς σημαίνει ότι το θεώρημα τελικής τιμής μπορεί πάλι να εφαρμοστεί. γεγονός που

Παράδειγμα 2 Έστω. Τότε, Παρατηρούμε ότι το σύστημα ανοιχτού βρόγχου είναι ευσταθές, διότι όλοι οι πόλοι (,, ) είναι στo αριστερό μιγαδικό ημιεπίπεδο. Επιλέγουμε το με χρήση κάποιου κριτηρίου ευστάθειας ώστε και η συνάρτηση κλειστού βρόχου να είναι ευσταθής. Σε αυτήν την περίπτωση: Εάν η είναι συνεχής στο 0 με πεπερασμένη τιμή ή απλά φραγμένη τότε, άρα. Δηλαδή, το σύστημα αυτομάτου ελέγχου οδηγεί στη μόνιμη κατάσταση την έξοδο y(t) στην επιθυμητή κατάσταση καθώς. Προσοχή! Όταν η είσοδος r(t) είναι η βηματική συνάρτηση, δηλαδή r(t)=u(t), τότε και επομένως, Μόνο για και εφόσον για αυτήν τη τιμή του k το σύστημα είναι ευσταθές, το σφάλμα μόνιμης κατάστασης είναι 0. Με απλή εφαρμογή του κριτηρίου Routh στον παρονομαστή του αντισταθμισμένου συστήματος, αφού σε αυτόν θέσουμε, προκύπτει ότι το σύστημα είναι όντως ευσταθές. Άρα, όλα τα προηγούμενα συνιστούν σημαντικά κριτήρια επιλογής του κέρδους k. Γενικά, στην περίπτωση που η διέγερση r(t) είναι βηματική συνάρτηση το σφάλμα θέσης. ονομάζεται Το σφάλμα αυτό είναι: Στην περίπτωση που η διέγερση είναι μία συνάρτηση αναρρίχησης το ονομάζεται σφάλμα ταχύτητας, αφού χρειάζεται να παραγωγίσουμε την είσοδο μία φορά για να εφαρμόσουμε το θεώρημα.

Στην περίπτωση που η διέγερση είναι μία παραβολική συνάρτηση, πχ, το ονομάζεται σφάλμα επιτάχυνσης, αφού χρειάζεται να παραγωγίσουμε την είσοδο δύο φορές για να εφαρμόσουμε το θεώρημα, κοκ. Προφανώς αν τα μηδενικά του συστήματος και, οι πόλοι του κλειστού συστήματος, όλα αυτά τα σφάλματα έχουν τη μορφή