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

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

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΗΣ. ΘΕΜΑ Βαθμολογία Βαθμός Σπουδαστή ΘΕΜΑ ΘΕΜΑ

ΠΡΟΒΛΗΜΑ (Σεπτέμβριος 2008)

Παραρτήματα. Παράρτημα 1 ο : Μιγαδικοί Αριθμοί

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

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:

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

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

ΤΟ ΠΑΡΟΝ ΕΠΙΣΤΡΕΦΕΤΑΙ. ΘΕΜΑ Βαθμολογία Βαθμός Σπουδαστή ΘΕΜΑ ΘΕΜΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΕΛΕΓΧΟ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Τρύφων Κουσιουρής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Ευστάθεια Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Αλγεβρικά κριτήρια

Εξέταση στο Mάθηµα: "ΘΕΩΡΙΑ ΙΚΤΥΩΝ" (5 ο εξάµηνο)

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

(είσοδος) (έξοδος) καθώς το τείνει στο.

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΕΛΕΓΧΟ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Τρύφων Κουσιουρής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ & ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗΣ

Ανάλυση Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Γεωµετρικός Τόπος Ριζών

Μελέτη ευστάθειας και αστάθειας συστημάτων με το περιβάλλον Matlab

ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΤΟ ΠΕΔΙΟ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ

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

ΕΝΟΤΗΤΑ 11: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

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

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Κανονική Εξέταση στο Mάθημα: "ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ" (5 ο εξάμηνο) ΟΜΑΔΑ A ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου-Εργαστήριο

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

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧ/ΚΩΝ & ΜΗΧ/ΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου χειμερινού εξαμήνου (Ιούνιος 2014)

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου εαρινού εξαμήνου (Ιούνιος 2015)

. Οι ιδιοτιμές του 3 3 canonical-πίνακα είναι οι ρίζες της. , β) η δεύτερη είσοδος επηρεάζει μόνο το μεσαίο 3 3 πίνακα και

Κεφάλαιο 5 Ευστάθεια Ελεγξιµότητα - Παρατηρησιµότητα

Δυναμική Μηχανών I. Συνάρτηση και Μητρώο Μεταφοράς

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο. ΓΕΩΜΕΤΡΙΚOΣ ΤΟΠΟΣ ΤΩΝ PIZΩN ή ΤΟΠΟΣ ΕVANS

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΕΥΣΤΑΘΕΙΑ ΣΥΣΤΗMAΤΩΝ

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου Χειμερινού εξαμήνου

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

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΙΙ

Ευστάθεια συστημάτων

Μάθημα: Θεωρία Δικτύων

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Κεφάλαιο 5 Ευστάθεια Ελεγξιµότητα - Παρατηρησιµότητα

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

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

Ανάλυση Σ.Α.Ε στο χώρο κατάστασης

Υποθέστε ότι ο ρυθμός ροής από ένα ακροφύσιο είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς στάθμης στα δύο άκρα του ακροφυσίου.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΑΥΤΟΜΑΤΟ ΕΛΕΓΧΟ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. Τρύφων Κουσιουρής

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 11 η : Σχεδίαση ελεγκτών στο πεδίο του χώρου μεταβλητών κατάστασης. Παναγιώτης Σεφερλής

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

συστημάτων αυτόματης ρύθμισης... 34

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Ευστάθεια, Τύποι συστημάτων και Σφάλματα

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου-Εργαστήριο

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιανουαρίου Φεβρουαρίου 2015

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 10

Περιεχόμενα Λογαριθμική συχνοτική απόκριση του στοιχείου μεταφοράς. με ολοκληρωτική συμπεριφορά... 37

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

Κεφάλαιο 2ο: ΜΙΓΑ ΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ

I. ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ. math-gr

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

I.3 ΔΕΥΤΕΡΗ ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ-ΚΥΡΤΟΤΗΤΑ

Βαθμολογία Προβλημάτων Θέμα (μέγιστος βαθμός) (βαθμός εξέτασης)

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

I.3 ΔΕΥΤΕΡΗ ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ-ΚΥΡΤΟΤΗΤΑ

Βαθμολογία Προβλημάτων ΘΕΜΑ 1 ΘΕΜΑ 2.1 ΘΕΜΑ 2.2 ΘΕΜΑ 2.3 ΘΕΜΑ 3.1 ΘΕΜΑ 3.2 ΘΕΜΑ 4 ΘΕΜΑ 5.1 ΘΕΜΑ 5.2

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 5 η : Απόκριση Συχνότητας Δυναμικών Συστημάτων. Παναγιώτης Σεφερλής

Ισοδυναµία τοπολογιών βρόχων.

Συστήματα αυτομάτου ελέγχου Αρμονική απόκριση συστημάτων

Λύσεις θεμάτων Εξεταστικής Περιόδου Σεπτεμβρίου 2014

Κεφάλαιο 11. Ανάλυση Nyquist

Μετασχηματισμοί Laplace

Ψηφιακός Έλεγχος. 10 η διάλεξη Ασκήσεις. Ψηφιακός Έλεγχος 1

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΕΛΕΓΚΤΩΝ ΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ

Σχεδίαση Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου με χρήση Αλγεβρικών Τεχνικών

ΕΝΟΤΗΤΑ 12: ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE

( t) όπου το * αντιστοιχεί σε συνέλιξη και. (t 2) * x 2

Περιεχόμενα. Κεφάλαιο 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΕΥΘΕΙΑ Οι συντεταγμένες ενός σημείου Απόλυτη τιμή...14

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Ι

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

z 2 2z z 1 Θ Ε Μ Α Β Α 1 : Θεώρημα ςελ. 304 (Σχολικό βιβλίο) Α 2 : Οριςμόσ ςελ. 279 (Σχολικό βιβλίο) Α 3 : Οριςμόσ ςελ. 273 (Σχολικό βιβλίο)

Transcript:

Ε.Μ.Π. ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: Σ. Ε. Ρ. ΜΑΘΗΜΑ: Εισαγωγή στον Αυτόματο Έλεγχο Κ-Ω ΕΞΑΜΗΝΟ: 5 ο Ονοματεπώνυμο ΚΑΘΗΓΗΤEΣ: Τ. Γ. Κουσιουρής Γ. Παπαβασιλόπουλος ΠΕΡΙΟΔΟΣ: Φεβρουαρίου 007 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 4/7/007 ΔΙΑΡΚΕΙΑ:.5 ώρες Θέμα Δίδεται σύστημα που περιγράφεται από τις εξισώσεις καταστάσεως: 0 a x& = x+ u y= 5+ a ΤΟ ΠΑΡΟΝ ΕΠΙΣΤΡΕΦΕΤΑΙ [ ] 0 x ) Να εξεταστεί η ελεγξιμότητα και η παρατηρησιμότητα του συστήματος για τις διάφορες τιμές του a. ) Να προσδιοριστεί η συνάρτηση μεταφοράς. ) Εάν a=0, να εξεταστεί η ευστάθεια του συστήματος με τη μέθοδο Lyapunv. Θέμα Δίδεται σύστημα με συνάρτηση μεταφοράς G(s) = + + s s 4s 80 ) Να εξεταστεί το σύστημα ως προς την ευστάθεια με τη μέθοδο Ruth. ) Εάν το διάγραμμα Nyquist της G(s) έχει τη μορφή του Σχήματος (α) και εφαρμοστεί ο έλεγχος του Σχήματος (β), χρησιμοποιώντας το θεώρημα του Nyquist να ευρεθεί για ποιές τιμές του Κ το αντισταθμισμένο σύστημα είναι ασυμπτωτικά ευσταθές το αντισταθμισμένο σύστημα είναι ασταθές προσδιορίζοντας τον αριθμό των ασταθών πόλων. ) Εάν το Κ μεταβάλλεται κατά ±β%, β>0, να επιλεγεί το Κ ώστε το αντισταθμισμένο σύστημα να παραμένει ευσταθές για τη μέγιστη δυνατή μεταβολή του Κ. Να καθοριστεί ποιά είναι η μέγιστη μεταβολή που μπορεί να αντιμετωπίσει το αντισταθμισμένο σύστημα χωρίς να γίνει ασταθές.

Nyquist Diagrams Frm: U() 0.0 0.005 Imaginary Axis T: Y() 0-0.005 Σχήμα (α) -0.0-0.05-0.8-0.6-0.4-0. -0. -0.08-0.06-0.04-0.0 0 Real Axis R(s) Σ + _ Κ U(s) G(s) Y( s) Σχήμα (β) Θέμα Δίδεται σύστημα που περιγράφεται από τη συνάρτηση μεταφοράς s+ G(s)= s (s+5). Να ευρεθούν τα σημεία θλάσης του γεωμετρικού τόπου των ριζών.. Να σχεδιαστεί ο γεωμετρικός τόπος αφού προσδιοριστούν Περιοχές του πραγματικού άξονα που ανήκουν στον τόπο. Γωνίες των ασυμπτώτων Σημείο τομής των ασυμπτώτων Σημεία τομής με το φανταστικό άξονα. Να προσδιοριστούν οι τιμές του Κ ώστε οι μιγαδικοί πόλοι p i του αντισταθμισμένου συστήματος να έχουν Im(p i) = Re(p i). 4. Να εκτιμήσετε την επι τοις εκατό υπερπήδηση του αντισταθμισμένου συστήματος. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΠΡΟΣΟΧΗ Κάθε ερώτημα βαθμολογείται μία () μονάδα. Επιτρέπεται η χρήση του βιβλίου των Drf & Bishp ή τυπολογίου δικής σας κατασκευής μεγέθους ενός φύλλου Α4.

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑ ο ) Η μήτρα ελεγξιμότητας είναι a-0 P= c [ B AB= ] +a Επειδή a-0 det(p c)=det = -a +a η περιγραφή είναι ελέγξιμη για όλα τα a εκτός της τιμής a=. Η μήτρα παρατηρησιμότητας είναι Επειδή C 0 P= = CA -0 a 0 det(p )=det = a -0 a η περιγραφή είναι παρατηρήσιμη για όλα τα a εκτός της τιμής a=0. ) Θα είναι - - s+0 -a s+ a G(s)=C[sI-A] B= [ 0 ] = [ 0] -5-a s+ (s+0)(s+)-a(5+a) 5+a s+0 s++a = (s+0)(s+)-a(5+a) ) Εάν a=0, η μήτρα Α γίνεται Η εξίσωση Lyapunv θα είναι -0 0 A= 5 - Εάν ληφθεί προκύπτει το σύστημα -0 5 p p p p -0 0 + PA= 0 - p p + p p 5 - = -0p+ 0p p + 5p q q = Q p 5p -4p = = + q q T AP Q=4I 4 0 = 0 4

Από την Τρίτη εξίσωση προκύπτει Από τη δεύτερη εξίσωση προκύπτει Από την πρώτη εξίσωση προκύπτει p -0p + 0p = 4 p + 5p = 0-4p = 4 p p = 5p 5 = = 0p + 4 98 0 40 = = Η λύση της εξισώσεως Lyapunv συνεπώς είναι Επειδή 98 5 40 P = 5 98 Δ = > 0 40 98 5 Δ = det(p) = > 0 40 44 η P είναι θετικά ορισμένη και το σύστημα είναι ασυμπτωτικά ευσταθές. ΘΕΜΑ ο ) Το χαρακτηριστικό πολυώνυμο του συστήματος ανοικτού βρόχου είναι Εφαρμόζουμε το κριτήριο Ruth ψ(s)=s +s +4s-80 s 4 s -80 s (*4+80)/=4/ s 0-80 Επειδή στην πρώτη στήλη υπάρχει μία αλλαγή προσήμου, το πολυώνυμο έχει μία ρίζα στο δεξιό ημιεπίπεδο και επομένως το σύστημα είναι ασταθές. ) Θα ευρεθούν τα σημεία τομής του διαγράμματος Nyquist με τον πραγματικό άξονα. Θα είναι

Για να είναι Im{G(jω)}=0 πρέπει Για τη λύση ω=0, θα είναι G(jω)= = (-ω -80)-j(4ω-ω ) (-ω -80)+j(4ω-ω ) (-ω -80) +(4ω-ω ) 4ω-ω = 0 G(j0)=- 80 Για τη λύση ω= 4, θα είναι G(j 4)= = -*4-80 4 Το διάγραμμα Nyquist της G(s) φαίνεται στο Σχήμα x 0 - Nyquist Diagrams Frm: U() 4 Imaginary Axis T: Y() 0 - N=0 -/80 -/4 N=- N= - - -4 Για -5-0.06-0.05-0.04-0.0-0.0-0.0 0 0.0 0.0 Real Axis - <- Κ 80 ο αριθμός των περιτριγυρισμάτων του σημείου /Κ από το διάγραμμα Nyquist είναι Ν=0. Επειδή το Ν είναι ίσο με τον αριθμό των ασταθών πόλων του συστήματος κλειστού βρόχου μείον τον αριθμό των ασταθών πόλων τού συστήματος ανοικτού βρόχου, δηλαδή Ν=Ν -N c

και Ν ο =, προκύπτει Ν =N +N= και το σύστημα είναι ασταθές με ένα πόλο στο δεξιό ημιεπίπεδο. Για c - <- <- 80 Κ 4 ο αριθμός των περιτριγυρισμάτων του σημείου /Κ από το διάγραμμα Nyquist είναι Ν=-. Επομένως Ν =N +N=0 και το σύστημα είναι ευσταθές μη έχοντας πόλο στο δεξιό ημιεπίπεδο. Για c - <- 4 Κ < 0 ο αριθμός των περιτριγυρισμάτων του σημείου /Κ από το διάγραμμα Nyquist είναι Ν=. Επομένως Ν =N +N= και το σύστημα είναι ασταθές έχοντας δύοπόλους στο δεξιό ημιεπίπεδο. Συνεπώς το σύστημα είναι ευσταθές εάν ή ισοδύναμα c - <- <- 80 Κ 4 80 4 <K< ) Έστω Κ Ν η ονομαστική τιμή του Κ. Θα είναι επομένως β K=K N + 00 Για τη μεγιστοποίηση του μέτρου του β θα πρέπει να είναι 80 β =K N - 00 4 β =K N + 00 Προσθέτοντας κατά μέλη τις δύο τελευταίες εξισώσεις λαμβάνεται Αφαιρώντας τις εξισώσεις κατά μέλη λαμβάνεται K N 4 80 + 4 = = 6

4 80 β 54 K N = = 00 6 ή β 54 6 = * = 0. 49 00 6 4 Επομένως η μέγιστη μεταβολή μπορεί να είναι ±49% για την κατάλληλη επιλογή της ονομαστικής τιμής του Κ. ΘΕΜΑ ο ) Τα σημεία θλάσης προκύπτουν από τους μηδενισμούς της συνάρτησης dg/ds. Θα είναι Οι ρίζες του αριθμητή είναι dg(s) s (s+5)-(s+)(s +70s) -s -44s -0s = = 4 4 ds s (s+5) s (s+5) s=0 44-44 4**0 s= =-7 4 44+ 44 4**0 s= =-5 4 Για να είναι το s i σημείο θλάσης του γεωμετρικού τόπου πρέπει Θα είναι G(s i)=-, Κ i 0. Κ i G(s )= =-, Κ = 0. i Κ i s+ -4 G(s )= s=-7= =-, Κ = 4 0. s (s+5) 49*8 4 s+ - G(s )= s=-5= =-, Κ = 75 0. s (s+5) 5*0 75 Επομένως και οι τρείς ρίζες είναι σημεία θλάσης του γεωμετρικού τόπου. ) Οι περιοχές του πραγματικού άξονα που ανήκουν στο γεωμετρικό τόπο είναι το διάστημα [-5,-] επειδή προς τα δεξιά του έχει περιττό αριθμό πόλων και μηδενικών και το σημείο 0. Οι γωνίες των ασυμπτώτων θα είναι -80+k*60-80+k*60 θ k = =, n-m k=0,

οπότε θ =-90 για k=0 Το σημείο τομής των ασυμπτώτων θα είναι n θ =90 για k= m p- i zk i= k= -5-(-) σ= = =-6 n-m Το χαρακτηριστικό πολυώνυμο του συστήματος κλειστού βρόχου θα είναι Εφαρμόζεται η διάταξη Ruth ψ c(s)=d(s)+kn(s)=s (s+5)+k(s+)=s +5s +Ks+K s K s 5 K s K/5 s 0 K Ο μηδενισμός της γραμμής s πραγματοποιείται για Κ=0. Οι ρίζες επάνω στο φανταστικό άξονα, εάν υπάρχουν, προκύπτουν από τις ρίζες του βοηθητικού πολυωνύμου B(s)=(5s +K) K=0 =5s Η τομή του γεωμετρικού τόπου με το φανταστικό άξονα είναι η αρχή των συντεταγμένων και συμβαίνει όταν Κ=0. Ο Γεωμετρικός τόπος των ριζών φαίνεται στο ακόλουθο Σχήμα.

5 0 5 0 Imag Axis 5 0-5 -0-5 -0-5 -5-0 -5-0 -5-0 -5 0 5 0 Real Axis ) Έστωσαν οι μιγαδικοί πόλοι του αντισταθμισμένου συστήματος -a+ja και -a-ja με a>0. Το χαρακτηριστικό πολυώνυμο του συστήματος κλειστού βρόχου θα είναι ψ c(s)=s +5s +Ks+K=(s+p)(s+a+ja )(s+a-ja )=s +(a+p)s +(4a +ap)s+4pa Εξισώνοντας τους συντελεστές των ομοιοβάθμιων όρων προκύπτουν a+p=5 4a +ap=k 4pa =K Από την πρώτη σχέση προκύπτει p=5-a Από την τρίτη σχέση προκύπτει 4 K= a (5-a) Αντικαθιστώντας τα p,k στη δεύτερη σχέση λαμβάνεται 4 4a +a(5-a)= a (5-a) ή ισοδύναμα 8a -40a +0a=0

Από την τελευταία σχέση προκύπτουν a=0 40+ 40 *0 a= =5.84 6 40-40 *0 a= =.657 6 Για a=0, p=-5. Αυτή είναι η περίπτωση του συστήματος ανοικτού βρόχου, καθώς προκύπτει Κ=0. Για a=5.84 προκύπτουν Για a=.657 προκύπτουν p=5-a=. K=4pa =09 p=5-a=.69 K=4pa =6 4) Για την περίπτωση a=5.84 οι πόλοι του συστήματος κλειστού βρόχου θα είναι p = -5.84+j7.44 p = -5.84-j7.44 p = -. Για την περίπτωση a=.657 οι πόλοι του συστήματος κλειστού βρόχου θα είναι p = -.657+j.87 p = -.657-j.87 p = -.69 Οι μιγαδικοί πόλοι του αντισταθμισμένου συστήματος δίδονται από τις ρίζες του πολυωνύμου Επιλύοντας ως προς ζ, ω n, λαμβάνονται D(s)=(s+a+ja )(s+a-ja )=s +as+4a =s +ζωns+ω n ω n =a ζ=(a)/(ω n )=0.5 Εάν το αντισταθμισμένο σύστημα είχε μόνο αυτούς τους πόλους χωρίς μηδενικά, η επί τοις εκατό υπερπήδηση θα ήταν -ζπ -0.5π M p=exp =exp =0.6 -ζ

ή 6.%. Η εκτίμηση αυτή αναμένεται να είναι καλή προσέγγιση της επί τοις εκατό υπερπήδησης του αντισταθμισμένου συστήματος εάν οι μιγαδικοί πόλοι είναι επικρατούντες. Για την περίπτωση a=5.84 ο τρίτος πόλος είναι στη θέση s = -. ενώ το μηδενικό στη θέση s = -. Καθώς ο πόλος είναι κοντά στο μηδενικό οι μιγαδικοί πόλοι μπορούν να θεωρηθούν επικρατούντες. Για την περίπτωση a=.657 ο τρίτος πόλος είναι στη θέση s = -.69. Επειδή το πραγματικό μέρος του πόλου αυτού είναι μικρότερο του πενταπλάσιου του πραγματικού μέρους των μιγαδικών πόλων, οι μιγαδικοί πόλοι μπορούν να θεωρηθούν επικρατούντες. Στα ακόλουθα Σχήματα φαίνονται οι βηματικές αποκρίσεις του συστήματος κλειστού βρόχου για τις ανωτέρω δύο περιπτώσεις..4 Step Respnse Frm: U().4 Step Respnse Frm: U().. Amplitude T: Y() 0.8 0.6 Amplitude T: Y() 0.8 0.6 0.4 0.4 0. 0. a=5.84 M p =6% 0 0 0. 0.4 0.6 0.8 Time (sec.) a=.657 M p =% 0 0 0.5.5.5.5 Time (sec.)