ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Σχετικά έγγραφα
ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 8: Αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace Εφαρμογή σε απόκριση συστήματος: Σύστημα 1 ης τάξης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 6: Έννοια της συνάρτησης μεταφοράς Παραδείγματα εφαρμογής σε φυσικά συστήματα

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Αυτόματος Έλεγχος. Ενότητα 4 η : Πρότυπα μεταβλητών κατάστασης. Παναγιώτης Σεφερλής. Εργαστήριο Δυναμικής Μηχανών Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 2 η : ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τίτλος Μαθήματος

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Έλεγχος Κίνησης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Aνάλυση Σήματος. 2 η Σειρά Ασκήσεων Θεόδωρος Αλεξόπουλος

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

11 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 9: Σύστημα 2 ης τάξης: Χρονική απόκριση και χαρακτηριστικά μεγέθη (φυσικοί συντελεστές)

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

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

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

ΜΑΘΗΜΑ: Ηλεκτρονικά Ισχύος

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων. Άσκηση 3η. Στυλιανού Ιωάννης. Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 16: Ολοκλήρωση Τριγωνομετρικών Συναρτήσεων, Γενικευμένα Ολοκληρώματα Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

Υπολογίζουμε εύκολα τον αντίστροφο Μετασχηματισμό Fourier μιας συνάρτησης χωρίς να καταφεύγουμε στην εξίσωση ανάλυσης.

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Διδάσκων: Κολιόπουλος Παναγιώτης

Ηλεκτρισμός & Μαγνητισμός

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 2 - Εργαστήριο

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου εαρινού εξαμήνου (Ιούνιος 2015)

Θεωρία Πιθανοτήτων & Στατιστική

Οικονομετρία. Συστήματα συναληθευουσών εξισώσεων Συνθήκες ταυτοποίησης. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης. Διδάσκων: Λαζαρίδης Παναγιώτης

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Κλασική Ηλεκτροδυναμική

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

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

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Έλεγχος Κίνησης

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 7: Άλγεβρα βαθμίδων (μπλόκ) Ολική συνάρτηση μεταφοράς

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Δυναμική Ηλεκτρικών Μηχανών

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Μαθηματική Ανάλυση ΙI

Transcript:

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι Καταστατικές Εξισώσεις Επιμέλεια: Πέτρος Π. Γρουμπός, Καθηγητής Γεώργιος Α. Βασκαντήρας, Υπ. Διδάκτορας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Τεχνολογίας Υπολογιστών

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Το περιεχόμενο της παρουσίασης (κείμενο, εικόνες, γραφήματα) δημιουργήθηκε από τον διδάσκοντα στα πλαίσια σύστασης του υλικού διδασκαλίας του ανοικτού μαθήματος Σήματα και Συστήματα Ι, εκτός αν αναγράφεται διαφορετικά.

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου των διδασκόντων καθηγητών. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Πατρών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοπός Μελέτη Μήτρα Κρουστικών Αποκρίσεων Μήτρα Συναρτήσεων Μεταφοράς Καταστατικές Εξισώσεις 4

Εισαγωγή Ένα σύστημα μπορεί να περιγραφεί από διαφορετικά μαθηματικά πρότυπα που είναι όμως ισοδύναμα μεταξύ τους Για παράδειγμα ένα γραμμικό χρονικά αμετάβλητο σύστημα μπορεί να περιγραφεί: Σύστημα διαφορικών εξισώσεων (πεδίο του χρόνου) ισοδυναμία Με μετασχηματισμό Laplace (πεδίο της συχνότητας) Παρακάτω θα αναπτυχθούν μαθηματικά πρότυπα για γραμμικά συστήματα στα οποία θα μπορούν να αναχθούν πάσης φύσεως διαφορετικά σύνολα εξισώσεων που περιγράφουν ένα οποιοδήποτε σύστημα. 5

Συστήματα συνεχούς χρόνου Η μήτρα κρουστικών αποκρίσεων (1) Έστω γραμμικό σύστημα m εισόδων και p εξόδων : y ( ) S[ u( )] Λόγω της γραμμικότητας το σύστημα περιγράφεται : y 1( ) S 11[ u 1( )] S 1 [ u ( )] S 13[ u 3( )] S 1m[ u m ( )] y ) S [ u ( )] S [ u ( )] S [ u ( )] S [ ( )] y ( 1 1 3 3 m u m p ( ) S p [ u1( )] S p[ u ( )] S p3[ u3( )] S [ u 1 pm m ( )] 6

Η μήτρα κρουστικών αποκρίσεων () Έστω ότι η j-στή είσοδος είναι ένα κρουστικό σήμα που εφαρμόζεται την χρονική στιγμή τ, δηλαδή u j (t)=δ(t-τ). Οι άλλες είσοδοι είναι μηδενικές, δηλαδή u l (t)0 l=1,,,m lj Τότε y S i ( ) [ (, )] i=1,,...,p ij η i-στή έξοδος Η απεικόνιση από την είσοδο j στην έξοδο i η στιγμή που εφαρμόζεται το κρουστικό σήμα διότι S il [ u l ( )] S [0] 0 l 1,,.., il m l j 7

Η μήτρα κρουστικών αποκρίσεων (3) Θέτοντας hij (, τ) Sij[ δ(, τ)] i=1,,...,p προκύπτει y i ( ) h [ δ(, τ)] ij Η h ij ( t, τ) υποδηλώνει την τιμή της εξόδου i αν την χρονική στιγμή τ εφαρμοσθεί στην είσοδο j μία κρουστική διέγερση ενώ στις άλλες εισόδους του συστήματος εφαρμόζονται μηδενικές διεγέρσεις. 8

Η μήτρα κρουστικών αποκρίσεων (4) Η μήτρα H(t,τ h h ) h 11 1 p1 (t,τ (t,τ (t,τ ) ) ) h h h 1 p (t,τ ) (t,τ ) (t,τ) h h h 1m m pm (t,τ ) (t,τ ) (t,τ ) ονομάζεται μήτρα κρουστικών αποκρίσεων (impulse-response matrix). Παρατήρηση: Περιέχει όλες τις πληροφορίες που απαιτούνται για το προσδιορισμό της εξόδου ενός γραμμικού συστήματος σε οποιαδήποτε είσοδο. 9

Η μήτρα κρουστικών αποκρίσεων (5) Θεμελιώδες Θεώρημα Έστω γραμμικό σύστημα συνεχούς χρόνου y ( ) S[ u( )] pxm Αν Η(t,τ), Η(t,τ), H:TT αποκρίσεων του συστήματος, τότε y ( t) H ( t, τ) u( τ) dτ για οποιαδήποτε είσοδο u() και t (-, ). 1 y R p x R είναι η μήτρα κρουστικών q 10

Εφαρμογές σε κατηγορίες γραμμικών συστημάτων (1) Χρονικώς αμετάβλητα συστήματα Η τιμή της μήτρας κρουστικών αποκρίσεων ενός χρονικώς αμετάβλητου συστήματος δεν εξαρτάται χωριστά από τις τιμές των ανεξάρτητων μεταβλητών t και τ αλλά μόνο από την διαφορά τους t-τ Μπορεί να γραφεί υπό την μορφή Η(t-τ) Η σχέση εισόδου-εξόδου παίρνει την μορφή: y ( t) H ( t τ) u( τ) dτ 11

Εφαρμογές σε κατηγορίες γραμμικών συστημάτων () Για αιτιατό χρονικώς αμετάβλητο σύστημα που είναι σε χαλάρωση την χρονική στιγμή t=0 - y( t) t 0 H ( t τ) u( τ) dτ 1

Σύμφωνα με τα προηγούμενα Η μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς (1) y(s)= h h h 1 j ( s) j ( s) ( s) pj Γενικά: H( s) h 11(s) h 1( s) h 1m( s) h 1( s) h ( s) h m( s) h p1( s) h p( s) h pm( s) Το στοιχείο h kj (s) της μήτρας κρουστικών αποκρίσεων H(s) είναι ο μετασχηματισμός Laplace της k-στής συνιστώσας της εξόδου y(t) όταν η j-στή συνιστώσα της εισόδου είναι το κρουστικό σήμα δ(t) και οι άλλες συνιστώσες u k (t) για για k j είναι μηδενικές. 13

Η μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς () Η μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς περιγράφει πλήρως τα χαρακτηριστικά εισόδου-εξόδου των γραμμικών αιτιατών και χρονικώς αμετάβλητων συστημάτων. Για ένα σύστημα που επιπλέον είναι σε χαλάρωση την χρονική στιγμή t=0, y( t) t H ( t 0 Laplace y(s)=h(s)u(s) τ) u( τ) dτ Ισχύει για οποιαδήποτε είσοδο u της οποίας υπάρχει ο μετασχηματισμός Laplace 14

Καταστατικές εξισώσεις (1) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( t u t B t x A t t x ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( t u D t t x t C t y Ένα γραμμικό δυναμικό σύστημα έχει καταστατικές εξισώσεις: q q A m q B q p C m p D όπου 15

Τα 3 μαθηματικά πρότυπα των γραμμικών δυναμικών συστημάτων που έχουν παρουσιαστεί μέχρι τώρα είναι: Μήτρα κρουστικών αποκρίσεων : y ( t) H ( t, τ) u( τ) dτ Μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς : y(s)=h(s)u(s) Καταστατικές εξισώσεις: x ( t) A( t) x( t) B( t) u( t) y( t) C( t) x( t) D( t) u( t) 16

Οι σχέσεις που συνδέουν πρότυπα μεταξύ τους φαίνονται παρακάτω: Μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς συναρτήσει των παραμέτρων των καταστατικών εξισώσεων: H(s)=C(s1 n -A) -1 B+D Μήτρα συναρτήσεων μεταφοράς συναρτήσει της μήτρας κρουστικών αποκρίσεων: H ( s) 0 H ( t) e Μήτρα κρουστικών αποκρίσεων συναρτήσει των παραμέτρων των καταστατικών εξισώσεων: At st dt H( t) Ce B Dδ( t) 17

Σε αντιστοιχία με τα συστήματα συνεχούς χρόνου, οι καταστατικές εξισώσεις για ένα γραμμικό δυναμικό σύστημα διακριτού χρόνου έχουν την μορφή x[n+1]=a[n]x[n]+b[n]u[n] y[n]=c[n]x[n]+d[n]u[n] όπου A C qq pq B D qm pm 18

Λυμένες Ασκήσεις (1) Άσκηση 1: Για το παρακάτω RLC κύκλωμα να εξαχθούν οι καταστατικές εξισώσεις. Ως μεταβλητές κατάστασης να επιλεχθούν η τάση στα άκρα του πυκνωτή και το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο. u 19

Λύση: Λυμένες Ασκήσεις () Από το κύκλωμα προκύπτουν οι παρακάτω εξισώσεις: du1 C u t dt y t u du 1 t L xt Rut u1t dt Θεωρώντας ότι το διάνυσμα της κατάστασης είναι και v t u u 1 t t και φέρνοντας τα παραπάνω σε μορφή πίνακα προκύπτει 0

Λυμένες Ασκήσεις (3) 1 0 0 C vt vt 1 1 R L L L και y t 1 0 v t Αν C=1/, L=R=1 προκύπτουν οι παρακάτω καταστατικές εξισώσεις: 0 v t vt 0 1 1 1 και yt 1 0vt 1

Λυμένες Ασκήσεις (4) Άσκηση : Να εξαχθούν οι καταστατικές εξισώσεις για το παρακάτω γραμμικό χρονικά αμετάβλητο σύστημα συνεχούς χρόνου που y t y t y t x t περιγράφεται από τη διαφορική εξίσωση Λύση: Θεωρούμε μεταβλητές κατάστασης: v t 1 yt v t y t Επίσης ισχύει vt yt v t και v t yt 1 Από τη διαφορική εξίσωση : v t v t v t xt Άρα οι καταστατικές εξισώσεις είναι (σε μορφή πίνακα) 1 0 1 0 v t v t x t 1 1 1 0 y t v t o (έξοδος)

Λυμένες Ασκήσεις (5) Άσκηση 3: Να εξαχθούν οι καταστατικές εξισώσεις για το παρακάτω γραμμικό χρονικά αμετάβλητο σύστημα συνεχούς χρόνου που περιγράφεται από τη διαφορική εξίσωση 3 3 y t y t y t u t u t u t Εφαρμόζοντας μετασχηματισμό Laplace στην παραπάνω διαφορική εξίσωση προκύπτει η συνάρτηση μεταφοράς του συστήματος (θεωρούμε μηδενικές αρχικές συνθήκες): 3 3 s Y s sy s Y s s U s su s U s Άρα: H s Y s s s U s s s 3 3 3

Λυμένες Ασκήσεις (6) Κάνοντας τη διαίρεση των πολυωνύμων: s 3s3 s s s s 1 1 s Άρα s s 1 s s s s s 3 3 1 Οπότε: 1 Y s s 1 U s s s ή Y () s U s U s s s 1 s 4

Λυμένες Ασκήσεις (7) (1) Y ( s) U s ( s 1) s U s s Θέτω Zs Δηλαδή Zs () U s s s Κάνοντας αντίστροφο μετασχηματισμό Laplace : s Z s sz s Z s U s ( ) ( ) ( ) ( ) z( t) z( t) z( t) u( t) () Θέτοντας: x t zt x t x t και Z s X s z t 1 1 zt x t και sz s X s z t x t 1 (3) 5

Λυμένες Ασκήσεις (8) Από τις σχέσεις () και (3) προκύπτουν σε μορφή πίνακα: x 1 t 0 1 x1 t 0 xt u t x t x t 1 6

Λυμένες Ασκήσεις (9) Από τη σχέση 1: Y( s) U s ( s 1) Z s Y( s) U s sz( s) Z( s) Κάνοντας αντίστροφο μετασχηματισμό Laplace : 1 y( t) u t x ( t) x ( t) Σε μορφή πινάκων: y t x x t t 1 ( ) 1 1 1 u t 7

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Πέτρος Γρουμπός. «Σήματα και Συστήματα Ι, Καταστατικές Εξισώσεις». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/modules/course_metadata/opencourses.php?fc=15 8