Otáčky jednosmerného motora

Σχετικά έγγραφα
M6: Model Hydraulický systém dvoch zásobníkov kvapaliny s interakciou

M8 Model "Valcová a kužeľová nádrž v sérií bez interakcie"

Goniometrické rovnice a nerovnice. Základné goniometrické rovnice

Cieľom cvičenia je zvládnuť riešenie diferenciálnych rovníc pomocou Laplaceovej transformácie,

3. Striedavé prúdy. Sínusoida

Riešenie rovníc s aplikáciou na elektrické obvody

Matematika Funkcia viac premenných, Parciálne derivácie

EΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Matematický model robota s diferenciálnym kolesovým podvozkom

Základy automatického riadenia

Pevné ložiská. Voľné ložiská

Riadenie zásobníkov kvapaliny

Start. Vstup r. O = 2*π*r S = π*r*r. Vystup O, S. Stop. Start. Vstup P, C V = P*C*1,19. Vystup V. Stop

KATEDRA DOPRAVNEJ A MANIPULAČNEJ TECHNIKY Strojnícka fakulta, Žilinská Univerzita

Matematika prednáška 4 Postupnosti a rady 4.5 Funkcionálne rady - mocninové rady - Taylorov rad, MacLaurinov rad

Obvod a obsah štvoruholníka

Základy automatizácie

Vlastnosti regulátorov pri spätnoväzbovom riadení procesov

Rozsah akreditácie 1/5. Príloha zo dňa k osvedčeniu o akreditácii č. K-003

Riešenie úloh v simulačnom jazyku MATLAB s využitím skriptov a funkcií

Úvod do lineárnej algebry. Monika Molnárová Prednášky

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

7 Derivácia funkcie. 7.1 Motivácia k derivácii

ARMA modely čast 2: moving average modely (MA)

Komplexné čísla, Diskrétna Fourierova transformácia 1

Póly a nuly prenosových funkcií systémov

Cvičenie č. 4,5 Limita funkcie

DOMÁCE ZADANIE 1 - PRÍKLAD č. 2

Motivácia Denícia determinantu Výpo et determinantov Determinant sú inu matíc Vyuºitie determinantov. Determinanty. 14. decembra 2010.

Prechod z 2D do 3D. Martin Florek 3. marca 2009

Matematika 2. časť: Analytická geometria

Automatická regulácia Otázky ku skúške 3B031

HASLIM112V, HASLIM123V, HASLIM136V HASLIM112Z, HASLIM123Z, HASLIM136Z HASLIM112S, HASLIM123S, HASLIM136S

Ekvačná a kvantifikačná logika

Obyčajné diferenciálne rovnice

Úvod. Na čo nám je numerická matematika? Poskytuje nástroje na matematické riešenie problémov reálneho sveta (fyzika, biológia, ekonómia,...

Staromlynská 29, Bratislava tel: , fax: http: // SLUŽBY s. r. o.

ΜΕΛΕΤΗ Σ.Α.Ε. µε χρήση του CONTROL SYSTEM TOOLBOX του MATLAB

IIR filtrov. Metóda. Metódy návrhu. 2. pretransform. 4. transformáciat. diskrétny). frekvenciu =

C. Kontaktný fasádny zatepľovací systém

1. Limita, spojitost a diferenciálny počet funkcie jednej premennej

DIFERENCÁLNE ROVNICE Matematická analýza (MAN 2c)

Spojité rozdelenia pravdepodobnosti. Pomôcka k predmetu PaŠ. RNDr. Aleš Kozubík, PhD. 26. marca Domovská stránka. Titulná strana.

7. FUNKCIE POJEM FUNKCIE

UČEBNÉ TEXTY. Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Meranie a diagnostika. Meranie snímačov a akčných členov

1. písomná práca z matematiky Skupina A

NÁVRH A EXPERIMENTÁLNE OVERENIE ALGORITMU OPTIMÁLNEHO RIADENIA PRE VÝUKOVÝ MODEL MECHANICKÉHO SYSTÉMU

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 2 - Εργαστήριο

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 10. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Δυναμική Μηχανών I. Αριθμητική Επίλυση Δυναμικών Συστημάτων στο Περιβάλλον MATLAB και Simulink

REZISTORY. Rezistory (súčiastky) sú pasívne prvky. Používajú sa vo všetkých elektrických

Obr Voltampérová charakteristika ideálneho zdroja: a) napätia; b) prúdu.

Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ M A T E M A T I K A

Z O S I L Ň O V A Č FEARLESS SÉRIA D

Riešenie lineárnych elektrických obvodov s jednosmernými zdrojmi a rezistormi v ustálenom stave

KAGEDA AUTORIZOVANÝ DISTRIBÚTOR PRE SLOVENSKÚ REPUBLIKU

RIEŠENIE WHEATSONOVHO MOSTÍKA

Základy automatického riadenia

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

PRÍSTROJE PRE ROZVÁDZAČE

Meranie na trojfázovom asynchrónnom motore Návod na cvičenia z predmetu Elektrotechnika

URČENIE MOMENTU ZOTRVAČNOSTI FYZIKÁLNEHO KYVADLA

Matematika 2. Lineárna algebra. (ver )

Pasívne prvky. Zadanie:

doc. Ing. František Palčák, PhD., Ústav aplikovanej mechaniky a mechatroniky, Strojnícka fakulta STU v Bratislave,

Obr. 4.1: Paralelne zapojené napäťové zdroje. u 1 + u 2 =0,

Život vedca krajší od vysnívaného... s prírodou na hladine α R-P-R

AerobTec Altis Micro

Súčtové vzorce. cos (α + β) = cos α.cos β sin α.sin β cos (α β) = cos α.cos β + sin α.sin β. tg (α β) = cotg (α β) =.

M6 Model Dve nádrže pod tlakom s potrubím, čerpadlom, snímačmi tlaku a prietoku

MIDTERM (A) riešenia a bodovanie

Elektromagnetické pole

Meranie na jednofázovom transformátore

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Εγχειρίδιο Εισαγωγή στη Θεωρία και Τεχνολογία του Αυτομάτου Ελέγχου

Obsah. 1.1 Reálne čísla a ich základné vlastnosti Komplexné čísla... 8

Jednotkový koreň (unit root), diferencovanie časového radu, unit root testy

Základy automatického riadenia

1. Určenie VA charakteristiky kovového vodiča

STRIEDAVÝ PRÚD - PRÍKLADY

6 Limita funkcie. 6.1 Myšlienka limity, interval bez bodu

Návrh vzduchotesnosti pre detaily napojení

Rozsah hodnotenia a spôsob výpočtu energetickej účinnosti rozvodu tepla

Goniometrické rovnice riešené substitúciou

Ústav aplikovanej mechaniky a mechatroniky, SjF STU Bratislava;

Úvod do lineárnej algebry

Faculty of Mathematics, Physics and Informatics Comenius University Bratislava. NumDif

Προσομoίωση Απόκρισης Συστήματος στο MATLAB

OTÁZKY SKÚŠKA z TE 2

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

8. RIADENIE V KĹZAVOM REŽIME

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

1.4 Rovnice, nerovnice a ich sústavy

MERANIE OSCILOSKOPOM Ing. Alexander Szanyi

η = 1,0-(f ck -50)/200 pre 50 < f ck 90 MPa

8. TRANSFORMÁCIA SÚRADNÍC

Matematická analýza pre fyzikov IV.

x x x2 n

Využitie prostredia Matlab Simulink na simuláciu jazdy mestského autobusu

Παράρτημα. Παράρτημα - Ανάλυση Έλεγχος και Προσομοίωση Δυναμικών Συστημάτων

Analýza poruchových stavov s využitím rôznych modelov transformátorov v programe EMTP-ATP

Transcript:

Otáčky jednosmerného motora ZADANIE: Uvažujte fyzikálno - matematický model dynamického systému, ktorý je popísaný lineárnou diferenciálnou rovnicou (LDR) 2. a vyššieho rádu. ÚLOHA: Navrhnite m-file v simulačnom jazyku Matlab, ktorý umožní: 1. Zadefinovanie prenosovej funkcie opisujúcej LDS v s-oblasti (v polynomiálnom tvare, v tvare póly/nuly) a v stavovom priestore pomocou matíc A,B,C,D. 2. Konverziu modelov zo stavového priestoru do tvaru prenosovej funkcie a naopak. 3. Analýzu LTI DS v časovej (prechodová charakteristika, impulzná charakteristika, odozva na ľubovoľný vstupný signál) a frekvenčnej oblasti (Nyquistová, Nicholsová a Bodeho charakteristiky). 4. Vyhodnotenie stability uvažovaného LTI dynamického systému na základe získaných odoziev na rôzne typy vstupných signálov. Parametre: koeficient viskózneho trenia [Ω] odpor [H] indukcia [ motora ] momentová konštanta Vstup: Pôsobiace momenty: moment zotrvačnosti krútiaci moment dynamický moment zdroj napätia Výstup: - uhlová rýchlosť hriadeľa - uhlová poloha hriadeľa Na motore sa vytvára indukované napätie: Získame dve rovnice. Prvá je diferenciálna rovnica vyplývajúca z 2.Kirchhoffovho zákona : druhá rovnica popisuje mechanické deje pohyb (vyplýva z 2.Newtonovho zákona): Pre krútiaci moment hriadeľa približne platí:

Záťažový moment (typický tvar) : Dynamický moment je daný rovnicou: Do 2. rovnice dosadíme rovnice pre z ktorých následne dostaneme: Z tejto rovnice si vyjadríme prúd : Pre dosadenie do 1.diferenciálnej rovnice potrebujeme aj prvú deriváciu prúdu: Teraz dosadíme rovnice do 1. diferenciálnej rovnice, pričom za indukované napätie na motore dosadíme : resp. Použitím laplaceovej transformácie získame diferenciálnu rovnicu v oblasti laplaceových obrazov: Z ktorej tejto rovnice získam prenosovú funkciu:

Pre zápis v programovom prostredí MATLAB s použitím Control Math Toolbox: Prepis do stavového popisu v maticovom tvare: Stavový popis tvoria dve rovnice v maticovom tvare, kde prvá stavová rovnica je diferenciálna, predstavujúca rovnicu stavu: kde je stavový vektor, je vektor vstupov, A je matica vnútorných väzieb systému a B je matica väzieb systému na vstup. Druhá stavová rovnica je algebraická rovnica predstavujúca rovnicu výstupu: kde je vektor výstupov, je vektor vstupov, C je matica väzieb výstupu na stav a D matica väzieb vstupu na výstup. Stavový vektor: Treba vyjadriť prvú deriváciu oboch stavových veličín : Dosadením do rovnice : Dostaneme : z ktorej si jednoducho vyjadrime prvú deriváciu uhlovej rýchlosti: A z rovnice kde za indukované napätie na motore dosadíme : jednoducho vyjadríme prvú deriváciu prúdu :

Hodnoty parametrov pre výpočet v programovom prostredí MATLAB: Riešenie menu v programovom prostredí MATLAB voľba = menu('','definovanie prenosovej funkcie ',' konverzia ','časové charakteristiky ',' frekvenčné charakteristiky ',' stabilita ',' koniec '); % tvorba menu a jeho obsahu, prvý parameter je názov, ostatné možnosti (tlačidlá) menu switch volba case 1, vstup case 2, konverzia case 3, casova case 4, frekvencna case 5, stabilita case 6, Obr. 1 grafické MENU vytvorené pomocou funkcie menu

Definovanie vstupov v simulačnom jazyku Matlab: function [sys]=vstup() global sys; global a b c d; voľba = menu('vstupy','v polynomiálnom tvare ','pomocou pólov,núl a zosilnenia ','pomocou matíc'); switch volba case 1, num=input('zadaj citatel... num = '); den=input('zadaj menovatela... den = '); sys=tf(num,den) % tvorba systému v polynomiálnom tvare case 2, z=input('zadaj nuly : '); p=input('zadaj poly : '); k=input('zadaj zosilnenie : '); sys=zpk(z,p,k) % tvorba systému pomocou pólov a núl case 3, a=input('zadaj maticu A: '); b=input('zadaj maticu B: '); c=input('zadaj maticu C: '); d=input('zadaj maticu D: '); sys=ss(a,b,c,d) % tvorba systému pomocou matíc stavového popisu hlavny % skok späť do menu return Zadanie systému v polynomiálnom tvare: Zadaj čitateľa... num =.1 Zadaj menovateľa... den = [.5.6 1.1] Transfer function:.1 -------------------------- Obr. 2 výber možnosti zadania systému.5 s^2 +.6 s + 1.1 Ďalšie príkazy ktoré je potrebné použiť pri riešení tohto zadania v Control Toolbox: Funkcie pre konverziu: [num,den]=tfdata(sys,'v') [num,den]=ss2tf(a,b,c,d,1) [a,b,c,d]=tf2ss(num,den) [z,p,k]=ss2zp(a,b,c,d) [z,p,k]=tf2zp(num,den)

y(t) y(t) [num,den]=zp2tf(z,p,k) [a,b,c,d]=zp2ss(z,p,k) Časové charakteristiky: step(sys); impulse(sys) frekvenčné charakteristiky: nyquist(sys); bode(sys); nichols(sys); Časové charakteristiky modelu otáčok motora: 1.8 x 1-3 prechodova charakteristika 1.6 1.4 1.2 1.8.6.4.2.1.2.3.4.5.6.7.8.9 cas(t) (sec) Obr. 3 prechodová charakteristika modelu otáčok motora.4 impulzna charakteristika.3.2.1 -.1 -.2 -.3.1.2.3.4.5.6.7.8.9 1 cas(t) (sec) Obr. 4 impulzná charakteristika modelu otáčok motora

y(t) (db) y(t) Frekvenčné charakteristiky modelu otáčok motora: x 1-3 niquistova charakteristika 3 2 1-1 -2-3 -.6 -.4 -.2.2.4.6 cas(t) Obr. 5 Nyquistová charakteristika nicholsova frekvencna charakteristika -12 db -2-2 db -4-4 db -6-6 db -8-8 db -1-1 db -12-12 db -18-135 -9-45 cas(t) (deg) Obr. 6 Nicholsová charakteristika

y(t) (deg) Magnitude (db) -4 Bodeho frekvencne charakteristiky -5-6 -7-8 -9-1 -11-12 -45-9 -135-18 1 1 1 1 2 1 3 cas(t) (rad/sec) Obr. 7 Bodeho frekvenčné charakteristiky Odozva na ľubovoľný signál: function []=odozva() global sys ; type=input('zadaj typ signalu napr. sin, pulse, square: '); Ton=input('zadaj periodu vzorkovania : '); Tf=input('zadaj celkovu dobu simulacie : '); Ts=input('Zadaj vzorkovaci cas Ts : '); [u,t]=gensig(type,ton,tf,ts) lsim(sys,u,t) grid; title('odozva na lubovolny vstupny signal'); xlabel('cas(t)'); ylabel('y(t)'); hlavny return

y(t) 1.8 odozva na signlál "sin" bez budiacého signálu.6.4.2 -.2 -.4 -.6 -.8-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 cas(t) (sec) Stabilita: %vyhodnotenie stability function []=stabilita() global sys; [num,den]=tfdata(sys,'v'); r=roots(den) max=size(r); test=1; for a= 1:max(:,1) if r(a) > test=; Zistenie stability systému: r = -6. +44.3396i -6. -44.3396i stabilný alebo na hranici if test== disp('nestabilny') else disp('stabilny alebo na hranici') hlavny return