OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA PROCESIMA. Vežba br. 6: Dinamika sistema u frekventnom domenu u MATLABu

Σχετικά έγγραφα
Elementi spektralne teorije matrica

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA PROCESIMA. Vežba br. 4: Formiranje blok dijagrama sistema u SIMULINKu

OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA PROCESIMA. Vežba br. 3: Dinamički modeli sistema u MATLABu

Kaskadna kompenzacija SAU

Napisat demo program koji generira funkciju prijenosa G(s)=(2s+4)/(s2+4s+3) s=tf('s'); Br=2*s+4;Naz=s^2+4*s+3; G=Br/Naz

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

PREDMET: Upravljanje sistemima. Frekvencijske karakteristike

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

numeričkih deskriptivnih mera.

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

Zadatak 2 Odrediti tačke grananja, Riemann-ovu površ, opisati sve grane funkcije f(z) = z 3 z 4 i objasniti prelazak sa jedne na drugu granu.

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Funkcija prenosa. Funkcija prenosa se definiše kao količnik z transformacija odziva i pobude. Za LTI sistem: y n h k x n k.

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

Poglavlje 7. Blok dijagrami diskretnih sistema

7 Algebarske jednadžbe

Frekventne metode analize sistema automatskog upravljanja

IZVODI ZADACI (I deo)

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE (IV semestar modul EKM) IV deo. Miloš Marjanović

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

5 Ispitivanje funkcija

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Verovatnoća i Statistika I deo Teorija verovatnoće (zadaci) Beleške dr Bobana Marinkovića

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

5. Karakteristične funkcije

( t) u( t) ( t) STABILNOST POJAČAVAČA SA POVRATNOM SPREGOM STABILNOST POJAČAVAČA SA POVRATNOM SPREGOM STABILNOST POJAČAVAČA SA POVRATNOM SPREGOM

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Frekventne metode analize sistema automatskog upravljanja

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

18. listopada listopada / 13

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Prvi kolokvijum. y 4 dy = 0. Drugi kolokvijum. Treći kolokvijum

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

Trigonometrijske nejednačine

Matematka 1 Zadaci za drugi kolokvijum

( , 2. kolokvij)

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

1. Pojam fazi skupa. 2. Pojam fazi skupa. 3. Funkcija pripadnosti, osobine i oblici. 4. Funkcija pripadnosti, osobine i oblici

2. KOLOKVIJ IZ MATEMATIKE 1

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Grafičko prikazivanje atributivnih i geografskih nizova

( ) π. I slučaj-štap sa zglobovima na krajevima F. Opšte rešenje diferencijalne jednačine (1): min

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

I Pismeni ispit iz matematike 1 I

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

1 Afina geometrija. 1.1 Afini prostor. Definicija 1.1. Pod afinim prostorom nad poljem K podrazumevamo. A - skup taqaka

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

Ispit održan dana i tačka A ( 3,3, 4 ) x x + 1

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

MATEMATIKA Pokažite da za konjugiranje (a + bi = a bi) vrijedi. a) z=z b) z 1 z 2 = z 1 z 2 c) z 1 ± z 2 = z 1 ± z 2 d) z z= z 2

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Prvi pismeni zadatak iz Analize sa algebrom novembar Ispitati znak funkcije f(x) = tgx x x3. 2. Naći graničnu vrednost lim x a

STATIČKE KARAKTERISTIKE DIODA I TRANZISTORA

( , treći kolokvij) 3. Na dite lokalne ekstreme funkcije z = x 4 + y 4 2x 2 + 2y 2 3. (20 bodova)

8 Funkcije više promenljivih

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

Operacije s matricama

1 Promjena baze vektora

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

radni nerecenzirani materijal za predavanja

Računarska grafika. Rasterizacija linije

IZVODI ZADACI (I deo)

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

Prikaz sustava u prostoru stanja

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 26. jun Katedra za Računarsku tehniku i informatiku

SOPSTVENE VREDNOSTI I SOPSTVENI VEKTORI LINEARNOG OPERATORA I KVADRATNE MATRICE

Strukture podataka i algoritmi 1. kolokvij 16. studenog Zadatak 1

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

Mašinsko učenje. Regresija.

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Matematika 4. t x(u)du + 4. e t u y(u)du, t e u t x(u)du + Pismeni ispit, 26. septembar e x2. 2 cos ax dx, a R.

Transcript:

OSNOVI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA PROCESIMA Vežba br. 6: Dinamika sistema u frekventnom domenu u MATLABu I Definisanje frekventnih karakteristika Dinamički modeli sistema se definišu u vremenskom, Laplace-ovom i frekventnom domenu. Kvazistacionarni odziv linearnog sistema na sinusnu promenu ulaza određuje frekventne karakteristike sistema. Svaki sistem je definisan sa dve funkcije frekvencije: amplitudnom i faznom karakteristikom. Frekventne karakteristike lineranih sistema se mogu dobiti ukoliko se u prenosnoj funkciji sistema Laplace-ova kompleksna promenjiva s zameni sa jω. Na taj način se dobija kompleksna funkcija čiji je moduo identičan sa amplitudnom Ar(, a argument sa faznom karakteristikom sistema φ(. j Re( j), Im( j) Ar + ( j (Re( j)) (Im( jω Im( j) φ( arg( j) arctan Re( j) ))) () () Frekventne karakteristike složenih sistema koji se sastoje od redno vezanih elemenata se dobijaju: AR φ u ( Ar ( Ar (... Arn ( u ( + φ( + φ ( +... φn ( (3) (4) U analizi linearnih sistema se često primenjuje grafičko prikazivanje frekventnih karakteristika. Najčešće korišćeni grafički prikazi su: Bode-ovi dijagrami, Nyquist-ov dijagram i Nichols-ov dijagram. II Bode-ovi dijagrami Bode-ovi dijagrami predstavljaju grafički prikaz amplitudne i fazne karakteristike u funkciji frekvencije. U MATLABu se dobijaju korišćenjem naredbe bode. Na primer: >> bode([3],[]) kreira Bode-ove dijagrame proporcionalnog elementa K3.

! U MATLABu amplitudna karakteristika je po defaultu data u db (0log(AR)) a fazna u stepenima. Bode-ovi dijagrami kapacitivnog elementa (/ se dobijaju: >> bode([],[ 0]) Fazna karakteristika kapacitivnog elementa ima vrednost -π/, a amplitudna opada za sve vrednosti frekvencije. >> bode([.5],[5 ]) kreira Bode-ove dijagrame sistema prvog reda čija je prenosna funkcija:.5 5 s. Asimptota niskih frekvancija amplitudne karakteristike ima vrednost K.5 (0log(.5)). Presek asimptota niskih i visokih frekvencija određuje prelomnu frekvenciju ω/τ/50.. Nagib asimptote visokih frekvencija u log-log koordinatnom sistemu je - (jednak redu sistema). Međutim, ako je AR u decibelima (po defaultu u Matlabu), nagib neće biti -. Fazna karakteristika je u opsegu od 0 do - π/. K Amplitudna karakteristika sistem drugog reda ima maksimum τ s + τξs u Bode-ovom dijagramu kada je koeficijent prigušenja ξ<0.707. Na primer: >> bode([],[4 ]) kreira Bode-ove dijagrame sistema drugog reda gde je τ, a ξ0.5. Ukoliko je ξ>0.707 amplitudna karakteristika nema maksimum. Na primer: >> bode([],[.8 ]) Fazna karakteristika u oba slučaja je u opsegu od 0 do -π, a nagib asimptote visokih frekvencija (amplitudne karakter.) je -. U Bode-ovim dijagramima diferencijalnog elementa τ s, nagib asimptote visokih frekvencija (amplitude) je +, a fazna karakteristika je u opsegu od 0 do π/. Na primer: >> bode([5 ],[]) kreira Bode-ove dijagrame diferencijalnog elementa 5s.? Kreirati Bode-ove dijagrame sistema: a) ( s + 0.)( s + 5)( s + 40)

0.s b) (6s )(3s ) i faznu katarakteristiku. c) 0.05s s( s + 0.5s ) i prokomentarisati amplitudnu III Nyquist-ov dijagram Nyquist-ov dijagram se dobija crtanjem kompleksne funkcije j u pravougaonom Decart-ovom koordinatnom sistemu u kome se na apscisi nanosi Re(j) a na ordinati Im(j). Nyquist-ov dijagram se crta za vrednosti frekvencije od 0 do, te svakoj frekvenciji odgovara jedna tačka u dijagramu. U MATLABu se Nyquist-ov dijagram dobija primenom naredbe nyquist. Na primer: >> nyquist([],[ 0]) kreira Nyquist-ov dijagram kapacitivnog elementa (/. Realni deo j ima vrednost 0. >> nyquist ([.5],[5 ]) kreira Nyquist-ov dijagram sistema prvog reda čija je prenosna funkcija:.5 5 s. Hodograf vektora j je simetričan u odnosu na apscisu, nalazi se u četvrtom kvadrantu i ima oblik polukruga sa prečnikom.5. Nyquist-ov dijagram sistema drugog reda 4s + s naredbe: se kreira pomoću >> nyquist ([],[4 ]) >> hold on; U istom dijagramu je predstavljen Nyquist-ov dijagram sistema drugog reda sa različitom vremenskom konstantom (τ) i koeficijentom prigušenja (ξ0.9) >> nyquist ([],[.8 ]) >> hold off; >> nyquist ([5 ],[]) kreira Nyquist-ov dijagram diferencijalnog elementa ima vrednost +. 5s. Realni deo j

? Kreirati Nyquist-ove dijagrame sistema: a) ( s + 0.)( s + 5)( s + 40) 0.s b) (6s )(3s ) c) 0.05s s( s + 0.5s ) IV Nichols-ov dijagram Nichols-ov dijagram daje zavisnost amplitudne od fazne karakteristike u pravougaonom Decart-ovom koordinatnom sistemu. Na apscisi se nanosi φ(, u lineranoj podeli, a na ordinati AR( u logaritamskoj podeli ili decibelima. Nichols-ov dijagram se takođe crta za vrednosti frekvencije od 0 do, te svakoj frekvenciji odgovara jedna tačka u dijagramu. U MATLABu se Nichols-ov dijagram dobija primnom naredbe nichols. Na primer: >> nichols([],[ 0]) kreira Nichols-ov dijagram kapacitivnog elementa (/. Fazna karakteristika ima vrednost -π/.! U MATLABu amplitudna karakteristika je predstavljena u db. >> nichols([],[5 ]) kreira Nichols-ov dijagram sistema prvog reda čija je prenosna funkcija: 5 s. Fazna karakteristika ima asimptotu u -π/ kada ω, a amplitudna pojačanju sistema (0log()) kada ω 0. Nichols-ov dijagram sistema drugog reda 4s + s naredbe: se kreira pomoću >> nichols ([],[4 ]) >> hold on; U istom dijagramu je predstavljen Nichols-ov dijagram sistema drugog reda sa različitom vremenskom konstantom (τ) i koeficijentom prigušenja (ξ0.9) >> nichols ([],[.8 ]) >> hold off;

U oba slučaja fazna karakteristika teži -π kada ω, a amplitudna pojačanju sistema kada ω 0. Prvi sistem ima maksimum amplitudne katrakteristike (ξ0.5). >> nichols ([5 ],[]) kreira Nichols-ov dijagram diferencijalnog elementa 5s. Fazna karakteristika ima asimptotu u +π/ kada ω, a amplitudna teži vrednosti 0 kada ω 0.? Kreirati Nichols-ove dijagrame sistema: a) ( s + 0.)( s + 5)( s + 40) 0.s b) (6s )(3s ) c) 0.05s s( s + 0.5s ) Rezultat naredbi Bode, Nyquist i Nichols, može biti i storniran u matrici, odnosno vektorima, umesto da bude grafički prikazan. Na primer: >> [AR Fi w] bode([], [.8 ]) >> [Re Im w] nyquist([], [.8 ]) >> [AR Fi w] nichols([], [.8 ]) Daje vektore AR, φ, Re, Im za odgovarajuće frekvencije za sistem definisan prenosnom funkcijom: G (, primenom naredbi Bode, Nyquist i s.8s Nichols. ###. Kreirati Bode-ove dijagrame, Niquist-ov i Nichols-ov dijagram sledećih sistema: 3s a) (s )(0.5s ) b) 5( s + 0.05) s ( s + ) s G( 3 G ( c) paralelne veze tri elementa: s(3s ), s + 0. 5, 4 G3 ( s + s

. Povratna reakcija prvog reda B se odigrava u izotermnom protočnom A k k reaktoru sa idealnim mešanjem. U reaktor ulazi razblaženi rastvor komponente A, čija koncentracija u stacionarnom stanju je C Ai,s 0.5 kmol/m 3. Zapremina reaktora je konstantna i jednaka V m 3. Protok je promenjiv i u stacionarnom stanju je F s m 3 /s. Brzina hemijske reakcije k.5 s -, a brzina povratne reakcije je k s -. a) Definisati ulazne promenjive, izlazne promenjive i promenjive stanja. b) Sastaviti dinamički model sistema. c) Dobijeni model linerizovati. d) Odrediti vrednosti koncentracija komponenti A i B u stacionarnom stanju: C As i C Bs (rešavanjem sistema algebarskih linearnih jednačina u MATLABu). e) Odrediti sve prenosne funkcije koje se mogu definisati za ovaj reaktor u obliku količnika dva polinoma i zadati ih u MATLABu. f) Transformisati sve prenosne funkcije iz oblika količnika polinoma u faktorizovan oblik. g) Naći analitički izraz za vremensku promenu koncentracije C A na stepenastu, impulsnu i sinusnu promenu ulazne koncentracije C A,i h) Kreirati grafički prikaz vremenskog odziva svih prenosnih funkcija na stepenastu i impulsnu promenu ulaza. i) Kreirati Bode-ve, Nyqust-ove i Nichols-ove dijagrame svih prenosnih funkcija koje se mogu izvesti za dati reaktor.