Δυναμικι Μθχανϊν I. Διάλεξθ 16. Χειμερινό Εξάμθνο 2013 Τμιμα Μθχανολόγων Μθχ., ΕΜΠ

Σχετικά έγγραφα
Δυναμική Μηχανών I. Συνάρτηση και Μητρώο Μεταφοράς

Ειςαγωγι ςτθν Τεχνολογία Αυτοματιςμοφ

ΑΝΩΣΑΣΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΙΔΡΤΜΑ ΠΕΙΡΑΙΑ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟΤ ΣΟΜΕΑ ΧΟΛΗ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΤΣΟΜΑΣΙΜΟΤ Σ.Ε.

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 8. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Προχωρθμζνα Θζματα Συςτθμάτων Ελζγχου

Δυναμική Μηχανών Ι. Διδάσκων: Αντωνιάδης Ιωάννης. Aνάλυση Fourier

ΦΥΕ 14 ΑΚΑΔ. ΕΤΟΣ Η ΕΡΓΑΣΙΑ. Ημερομηνία παράδοςησ: 12 Νοεμβρίου (Όλεσ οι αςκιςεισ βακμολογοφνται ιςοτίμωσ με 10 μονάδεσ θ κάκε μία)

Ένα πρόβλθμα γραμμικοφ προγραμματιςμοφ βρίςκεται ςτθν κανονικι μορφι όταν:

ΑΝΣΙΣΡΟΦΗ ΤΝΑΡΣΗΗ. f y x y f A αντιςτοιχίηεται ςτο μοναδικό x A για το οποίο. Παρατθριςεισ Ιδιότθτεσ τθσ αντίςτροφθσ ςυνάρτθςθσ 1. Η. f A τθσ f.

Εργαστηριακή άσκηση στο μάθημα του Αυτομάτου Ελέγχου (ΜΜ803)

ςυςτιματα γραμμικϊν εξιςϊςεων

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 7. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Παράςταςη ςυμπλήρωμα ωσ προσ 1

lim x και lim f(β) f(β). (β > 0)

Πόςο εκτατό μπορεί να είναι ζνα μη εκτατό νήμα και πόςο φυςικό. μπορεί να είναι ζνα μηχανικό ςτερεό. Συνιςταμζνη δφναμη versus «κατανεμημζνησ» δφναμησ

Ενδεικτικζσ Λφςεισ Θεμάτων

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Πανεπιςτιμιο Κφπρου ΟΙΚ 223: Μακθματικά για οικονομολόγουσ ΙΙ Διδάςκων:

Πλαγιογώνια Συςτήματα Συντεταγμζνων Γιϊργοσ Καςαπίδθσ

8 τριγωνομετρία. βαςικζσ ζννοιεσ. γ ςφω. εφω και γ. κεφάλαιο

δ) Αf=R-{ 2}=(-,-2)U(-2,2)U(2,+ ). f (x) f(x) ε) Αf=R- 3 =(-,- 3 )U(- 3, 3 )U( 3,+ ).

ΧΕΔΙΑΜΟ ΠΡΟΪΟΝΣΩΝ ΜΕ Η/Τ

ΜΑ032: ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Εαρινό εξάμηνο , Διδάςκων: Γιώργοσ Γεωργίου ΕΝΔΙΑΜΕΗ ΕΞΕΣΑΗ, 21 Μαρτίου, 2012 Διάρκεια: 2 ώρεσ

Ποσοτικές Μέθοδοι Δρ. Χάϊδω Δριτσάκη

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

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Α Γυμνασίου

Παράςταςη ακεραίων ςτο ςυςτημα ςυμπλήρωμα ωσ προσ 2

ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΘ Ι. Ενότθτα 7: Θεωριματα και ςχζςεισ μερικϊν παραγϊγων Σχζςεισ Maxwell Θερμοδυναμικζσ Καταςτατικζσ Εξιςϊςεισ

ΕΡΓΑΣΗΡΙΑΚΗ ΑΚΗΗ 4.1

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. e-class:

Ψθφιακι Επεξεργαςία ιματοσ

Τα Δίκτυα Perceptron και ADALINE. Κϊςτασ Διαμαντάρασ Τμιμα Πλθροφορικισ ΤΕΙ Θεςςαλονίκθσ

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

ΑΝΩΣΕΡΑ ΜΑΘΗΜΑΣΙΚΑ. Διαφορικόσ και Ολοκληρωτικόσ Λογιςμόσ Δφο ή Περιςςοτζρων Μεταβλητϊν

Διάδοση θερμότητας σε μία διάσταση

Γενικά Μακθματικά ΙΙ

Η γραφικι παράςταςθ τθσ ςυνάρτθςθσ f(x)=αx+β είναι μια ευκεία με εξίςωςθ y=αx+β θ οποία τζμνει τον άξονα των y ςτο ςθμείο Β(0,β) και ζχει κλίςθ λ=α.

ΑΚΗΗ 1: Ειςαγωγή ςτο MATLAB

α) Στο μιγαδικό επίπεδο οι εικόνεσ δφο ςυηυγϊν μιγαδικϊν είναι ςθμεία ςυμμετρικά ωσ προσ τον πραγματικό άξονα

3 θ διάλεξθ Επανάλθψθ, Επιςκόπθςθ των βαςικϊν γνϊςεων τθσ Ψθφιακισ Σχεδίαςθσ

Μετατροπι Αναλογικοφ Σιματοσ ςε Ψθφιακό. Διάλεξθ 10

Μθχανζσ Διανυςμάτων Υποςτιριξθσ Support Vector Machines. Κϊςτασ Διαμαντάρασ Τμιμα Ρλθροφορικισ ΤΕΙ Θεςςαλονίκθσ

ΘΕΡΜΟΔΤΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότθτα 1: Βαςικά χαρακτθριςτικά τθσ Θερμοδυναμικισ. ογομϊν Μπογοςιάν Πολυτεχνικι χολι Σμιμα Χθμικϊν Μθχανικϊν

Αν η ςυνάρτηςη ƒ είναι ςυνεχήσ ςτο να προςδιορίςετε το α.

Η θεωρία τησ ςτατιςτικήσ ςε ερωτήςεισ-απαντήςεισ Μέροσ 1 ον (έωσ ομαδοποίηςη δεδομένων)

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Θεςιακά ςυςτιματα αρίκμθςθσ

Δείκτεσ απόδοςθσ υλικών

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙΔΗΣ ΔΗΜΗΤΙΟΣ Α.Μ

Η γλώςςα προγραμματιςμού C

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ Αςκήςεισ 11 ησ Ενότητασ

Πολυπλέκτες. 0 x 0 F = S x 0 + Sx 1 1 x 1

ΘΥ101: Ειςαγωγι ςτθν Πλθροφορικι

1. Αν θ ςυνάρτθςθ είναι ΠΟΛΤΩΝΤΜΙΚΗ τότε το πεδίο οριςμοφ είναι το διότι για κάκε x θ f(x) δίνει πραγματικό αρικμό.

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

Τεχνικζσ Ανάλυςησ Διοικητικών Αποφάςεων

Χεμπιανά μοντζλα μάκθςθσ. Κϊςτασ Διαμαντάρασ Τμιμα Πλθροφορικισ ΤΕΙ Θεςςαλονίκθσ

ΜΕΣΑΔΟΗ ΘΕΡΜΟΣΗΣΑ. Μιςθρλισ Δθμιτριοσ ΧΟΛΗ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ ΣΕ

ΚΤΚΛΩΜΑ RLC Ε ΕΙΡΑ (Απόκριςη ςε ημιτονοειδή είςοδο)

Δομζσ Αφαιρετικότθτα ςτα Δεδομζνα

ΜΑ270: ΑΡΙΘΜΗΣΙΚΗ ΑΝΑΛΤΗ Ι Χειμερινό εξάμθνο , Διδάςκων: Γιώργοσ Γεωργίου ΕΝΔΙΑΜΕΗ ΕΞΕΣΑΗ, Διάρκεια: 2 ώρεσ 21 Νοεμβρίου, 2009

17. Πολυδιάςτατοι πίνακεσ

Τεχνικζσ Ανάλυςησ Διοικητικών Αποφάςεων

ΗΥ101: Ειςαγωγι ςτθν Πλθροφορικι

Η αυτεπαγωγή ενός δακτυλίου

Επίλυση Δυναμικών Εξισώσεων

ΥΡΟΝΣΙ ΣΗΡΙΟ Μ. Ε. ΚΑΙ ΚΕΝΣΡΟ ΙΔΙΑΙΣΕΡΩΝ ΜΑΘΗΜΑΣΩΝ «ΚΤΡΙΣ Η» ΔΙΑΓΩΝΙ ΜΑ ΑΕΠΠ

Βαςεις δεδομενων 1. Δρ. Αλζξανδροσ Βακαλουδθσ

Αςκιςεισ ςε (i) Δομζσ Ευρετθρίων και Οργάνωςθ Αρχείων (ii) Κανονικοποίθςθ

Άπειρεσ κροφςεισ. Τθ χρονικι ςτιγμι. t, ο δακτφλιοσ ςυγκροφεται με τον τοίχο με ταχφτθτα (κζντρου μάηασ) μζτρου

Σχεδίαςη Σφγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων

Γενικά Μαθηματικά ΙΙ

HY220 Εργαςτήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων. 9/28/ ΗΥ220 - Διάλεξθ 3θ, Επανάλθψθ

Ιςοηυγιςμζνα δζντρα και Β- δζντρα. Δομζσ Δεδομζνων

ΑΝΑΚΟΙΝΩΗ ΜΕΣΑΒΑΣΙΚΩΝ ΡΤΘΜΙΕΩΝ ΓΙΑ ΣΙ ΑΛΛΑΓΕ ΣΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΠΟΤΔΩΝ ΣΟΤ ΣΜΗΜΑΣΟ ΜΗΧ. ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΕΡΟΚΑΦΩΝ

ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΙΔΡΤΜΑ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ ΣΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΣΩΝ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ MATLAB (6) ΕΙΑΓΩΓΗ ΣΟ SIMULINK

ΑΔΡΑΝΕΙΑ ΜΑΘΗΣΕ: ΜΑΡΙΑΝΝΑ ΠΑΡΑΘΤΡΑ ΑΝΑΣΑΗ ΠΟΤΛΙΟ ΠΑΝΑΓΙΩΣΗ ΠΡΟΔΡΟΜΟΤ ΑΝΑΣΑΙΑ ΠΟΛΤΧΡΟΝΙΑΔΟΤ ΙΩΑΝΝΑ ΠΕΝΓΚΟΤ

Αςκήςεισ. Ενότητα 1. Πηγζσ τάςησ, ρεφματοσ και αντιςτάςεισ

ΑΓΟΡΕ ΚΑΙ ΑΠΟΣΕΛΕΜΑΣΙΚΟΣΗΣΑ. Μεροσ ΙΙ

Το Δίκτυο Multi-Layer Perceptron και ο Κανόνασ Back-Propagation. Κϊςτασ Διαμαντάρασ Τμιμα Πλθροφορικισ ΤΕΙ Θεςςαλονίκθσ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ PUSH-PULL ΤΑΞΗΣ AB

Διαγώνισμα Φυσική ς Α Λυκει ου Έργο και Ενε ργεια

Θεωρία του Χάουσ. Χάρθσ Βάρβογλθσ Τμιμα Φυςικισ Πανεπιςτιμιο Θεςςαλονίκθσ

Α ΕΚΦΕ ΑΝ. ΑΤΤΙΚΗΣ Υπ. Κ. Παπαμιχάλθσ. Μζτρηςη του λόγου γ=c P /C V των αερίων με τη μζθοδο Clement Desormes

Ιδιότθτεσ πεδίων Γενικζσ.

Διαγώνισμα Φυσική ς Κατευ θυνσής Γ Λυκει ου - Ταλαντώσεις

ΜΑΘΗΜΑΣΙΚΑ Γ ΓΕΝΙΚΗ ( ΑΠΟ ΘΕΜΑΣΑ ΛΤΚΕΙΩΝ ) ΕΡΩΣΗΕΙ ΩΣΟΤ ΛΑΘΟΤ ΑΝΑΛΤΗ

Modellus 4.01 Συ ντομοσ Οδηγο σ

HY437 Αλγόριθμοι CAD

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium V

Δζντρα. Δομζσ Δεδομζνων

ΣΟΙΧΕΙΟΜΕΣΡΙΚΟΙ ΤΠΟΛΟΓΙΜΟΙ

Επιχειρηςιακή Ζρευνα και εφαρμογζσ με την χρήςη του λογιςμικοφ R

Επιχειρηςιακή Ζρευνα και εφαρμογζσ με την χρήςη του λογιςμικοφ R

Προτεινόμενεσ αςκιςεισ απο το Βιβλίο με τίτλο

Εισαγωγή στην Τεχνολογία Αυτοματισμού

Επίλυση Δ.Ε. με Laplace

Transcript:

Δυναμικι Μθχανϊν I Διάλεξθ 16 Χειμερινό Εξάμθνο 2013 Τμιμα Μθχανολόγων Μθχ., ΕΜΠ 1

Ανακοινϊςεισ Office Hours: Δευτζρα 1-3 μμ, Εργαςτιριο Εμβιομθχανικισ, Ιςόγειο Κτθρίου Μ (210 772-1516) DMmeche2013@gmail.com http://cw.mech.ntua.gr/ml23065 Διαλζξεισ 15 & 16 κα αναρτθκοφν ςτο web ςιμερα 2

Μεταςχθματιςμόσ Laplace Περιεχόμενα Επίλυςθ γραμμικϊν διαφορικϊν εξιςϊςεων ςτακερϊν ςυντελεςτϊν μζςω μ/χ Laplace Συνάρτθςθ Μεταφοράσ Πόλοι και Μθδενιςτζσ Σφνδεςθ με τα προθγοφμενα Μοντελοποιϊντασ Γραμμικά Δυναμικά Συςτιματα 3

Μεταςχθματιςμόσ Laplace O μ/χ Laplace f(s) ενόσ ςιματοσ f(t) ορίηεται ωσ: Θεωρείται ότι f t = 0 για t < 0 f s = L*f(t)+ = f t e s t dt Ο αντίςτροφοσ μ/χ Laplace ορίηεται ωσ: f t = L 1 *f s + = f s e s t ds Ή ιςοδφναμα: f t L 0 σ+ σ f s 4

Μεταςχθματιςμόσ Laplace Εδϊ κεωροφμε τον μονόπλευρο μ/χ Laplace: Για ςιματα που είναι μθ-μθδενικά για t 0 Προχποκζςεισ για να ζχει ζνα ςιμα f(t) μ/χ Laplace: Η f(t) Ζχει πεπεραςμζνο αρικμό αςυνεχειϊν Οι αςυνζχειεσ ζχουν πεπεραςμζνο εφροσ Υπάρχουν Μ, α ϊςτε f t < Μe at Συνικωσ ο μ/χ Laplace υπολογίηεται μζςω Των μ/χ Laplace ςτοιχειωδϊν ςυναρτιςεων Των ιδιοτιτων του μ/χ Laplace O αντίςτροφοσ μ/χ Laplace υπολογίηεται μζςω ιδιοτιτων 5

M/X Laplace Στοιχειωδϊν Συναρτιςεων Συνάρτθςθ Dirac (κρουςτικι διζγερςθ) Βθματικι διζγερςθ (πόλοσ ςτο 0) Ημθτονοειδισ/ςυνθμιτονοειδισ ςυναρτιςεισ: φανταςτικοίπόλοι ±ω 0 j Ημθτονοειδισ/ςυνθμιτονοειδισ ςυναρτιςεισ επί εκκετικι ςυνάρτθςθ: μιγαδικοί πόλοι α ± ω 0 j 6

Ιδιότθτεσ Μ/Χ Laplace Γραμμικότθτα: L f t + g t Ολίςκθςθ χρόνου: L f t + τ Κλιμάκωςθ χρόνου: = f s + g s = e τ s f s L f t κ = κ 1 f s κ Παραγϊγιςθ: L f t = s f s f 0 L f t = s 2 f s s f 0 f 0 Ολοκλιρωςθ: t L f τ dτ 0 = 1 s f s 7

Θεϊρθμα τελικισ τιμισ: Ιδιότθτεσ Μ/Χ Laplace Ιςχφει μόνο αν ςε μεγάλο χρόνο θ f(t) καταλιγει ςε κάποια τιμι: lim f(t) = f ss t Η τιμι αυτι μπορεί να υπολογιςτεί από τον μ/χ Laplace lim t f(t) = lim s 0 s f s 8

Επίλυςθ Διαφορικϊν Εξιςϊςεων Μζςω Μ/Χ Laplace Μεκοδολογία για να λυκεί θ ΣΔΕ: d n y dt n + a n 1 dn 1 y dt n 1 + + a 1 dy dt + a 0 y = β m dm u dt m + + β 1 du dt + β 0 u 1. Αντικατάςταςθ των μ/χ Laplace των y(t), u(t), και παραγϊγων τουσ 2. Λφνουμε ωσ προσ y s 3. Ανάλυςθ ςε απλοφσ παράγοντεσ 4. Αντίςτροφοσ μ/χ Laplace μζςω πινάκων και ιδιοτιτων Επανάλθψθ ςτθν φλθ του μακιματοσ των διαφορικϊν εξιςϊςεων! 9

Επίλυςθ Διαφορικϊν Εξιςϊςεων Μζςω Μ/Χ Laplace Παράδειγμα: Να βρεκεί θ απόκριςθ τθσ y(t) ςε βθματικι είςοδο (u t = u s t) ςτο πρόβλθμα αρχικϊν ςυνκθκϊν y + 3y + 2y = u όταν y 0 = y 0 και y 0 = 0. Λφςθ 10

Επίλυςθ Διαφορικϊν Εξιςϊςεων Μζςω Μ/Χ Laplace Παρόμοια μεκοδολογία μπορεί να χρθςιμοποιθκεί για να υπολογιςτεί θ απόκριςθ ςε ζνα ςφςτθμα ΣΔΕ. Για παράδειγμα, ςτο ςφςτθμα ΣΔΕ 2 θσ τάξθσ: M q + C q + K q = G f Αντικατάςταςθ των μ/χ Laplace των q(t), f(t) και επίλυςθ ωσ προσ q(s) δίνει: q s = (M s 2 + C s + K) 1,G f s + M s + C q(0) + M q (0)- Το διάνυςμα q s περιζχει λόγουσ πολυωνφμων του s, ο αντίςτροφοσ μ/χ των οποίων δίνει τθν απόκριςθ q(t) 11

Συνάρτθςθ Μεταφοράσ Ζςτω ζνα δυναμικό ςφςτθμα που περιγράφεται από μια γραμμικι ΣΔΕ: d n y dt n + a n 1 dn 1 y dt n 1 + + a 1 dy dt + a 0 y = β m dm u dt m + + β 1 du dt + β 0 u Σφςτθμα μίασ ειςόδου και μιασ εξόδου (SISO) Σε φυςικά ςυςτιματα m n Εφαρμόηοντασ μ/χ Laplace (μθδενικζσ αρχικζσ ςυνκικεσ) και λφνοντασ ωσ προσ y s u s προκφπτει θ ςυνάρτθςθ μεταφοράσ: y s Η s = u s = β m s m + + β 1 s + β 0 s n + a n 1 s n 1 + + a 1 s + a 0 12

Η s Συνάρτθςθ Μεταφοράσ = y s u s = β m s m + + β 1 s + β 0 s n + a n 1 s n 1 + + a 1 s + a 0 Περιγράφει μια ςχζςθ μεταξφ τθσ ειςόδου u(t) και τθσ εξόδου y(t) του ςυςτιματοσ H είςοδοσ u(t) είναι θ διζγερςθ του πειράματοσ Η ζξοδοσ y(t) είναι κάποια μεταβλθτι ενδιαφζροντοσ Μθδενικζσ αρχικζσ ςυνκικεσ Αν ςτο ςφςτθμα εφαρμοςτεί διζγερςθ u t = e st ( μιγαδικό s), τότε θ απόκριςθ (μθδενικζσ αρχικζσ ςυνκικεσ) είναι: y t = H(s) e st Το ςφςτθμα λειτουργεί ςαν ζνασ ενιςχυτισ, του οποίου το κζρδοσ H(s) εξαρτάται από τθν τιμι του s 13

Συνάρτθςθ Μεταφοράσ Ζςτω ότι ςτο ςφςτθμα αςκείται κρουςτικι είςοδοσ u t = δ t u s = 1 Τότε ο μ/χ Laplace τθσ απόκριςθσ είναι: y s = Η(s) O αντίςτροφοσ μ/χ Laplace δίνει τθν χρονικι απόκριςθ, θ οποία είναι θ απόκριςθ (t) ςε κρουςτικι διζγερςθ: t = L 1 y s = L 1 H s Επομζνωσ προκφπτει ότι θ ςυνάρτθςθ μεταφοράσ H s είναι ο μ/χ Laplace τθσ απόκριςθσ t ςε κρουςτικι διζγερςθ: H s = L t 14

Μθτρϊο Μεταφοράσ Ο μ/χ Laplace μπορεί να εφαρμοςτεί ςε ςυςτιματα ΣΔΕ Συςτιματα πολλϊν ειςόδων-πολλϊν εξόδων (ΜΙΜΟ) Για παράδειγμα, ςτο ςφςτθμα ΣΔΕ 2 θσ τάξθσ M q + C q + K q = G f Το μθτρϊο μεταφοράσ H(s) από το διάνυςμα ειςόδου f ςτθν ζξοδο q είναι: q s = H s f s Όπου ςε αυτι τθ περίπτωςθ H(s) = (M s 2 + C s + K) 1 G 15

Μθτρϊο Μεταφοράσ Ζνα μθτρϊο μεταφοράσ ζχει H(s) ζχει ν μ ςτοιχεία ν: αρικμόσ εξόδων μ: αρικμόσ ειςόδων (διεγζρςεων) Το ςτοιχείο H i,j (s) ςτθν γραμμι i και ςτιλθ j του μθτρϊου μεταφοράσ H(s) περιγράφει πωσ θ j-ιοςτι διζγερςθ επιδρά ςτθν απόκριςθ τθσ i-ιοςτισ εξόδου H s = H 1,1 (s) H 1,μ (s) H ν,1 (s) H ν,μ (s) 16

Πόλοι και Μθδενιςτζσ (SISO) Συςτιματα μιασ ειςόδου-μίασ εξόδου (SISO) y s Η s = u s = β m s m + + β 1 s + β 0 s n + a n 1 s n 1 + + a 1 s + a 0 Χαρακτθριςτικό πολυϊνυμο Οι n ρίηεσ του παρονομαςτι ονομάηονται πόλοι του ςυςτιματοσ Ταυτίηονται με τισ ιδιοτιμζσ του ςυςτιματοσ Οι m ρίηεσ του αρικμθτι ονομάηονται μθδενιςτζσ του ςυςτιματοσ 17

Οι πόλοι : Πόλοι και Μθδενιςτζσ (SISO) Περιγράφουν το είδοσ των όρων τθσ ομογενισ απόκριςθσ του ςυςτιματοσ Περιγράφουν τθν δυναμικι του ςυςτιματοσ! Κακορίηουν τθν ευςτάκεια του ςυςτιματοσ το ςφςτθμα είναι ευςτακζσ όταν ΟΛΟΙ οι πόλοι ζχουν αρνθτικό πραγματικό μζροσ Μθδενιςτζσ: Αντιςτοιχοφν ςε εκκετικζσ ειςόδουσ u t = e st για τουσ οποίουσ θ απόκριςθ y t είναι μθδενικι 18

Imaginary Axis (seconds -1 ) Πόλοι και Μθδενιςτζσ (SISO) Γραφικι παράςταςθ πόλων-μθδενιςτϊν (pole-zero plot) 5 Pole-Zero Map 0-5 -6-5 -4-3 -2-1 0 1 Real Axis (seconds -1 ) 19

x(t) x(t) Θζςθ Πόλων ςτο Μιγαδικό Επίπεδο s 1 0.9 0.8 0.7 = 1, = 1 = 1.5, = 1 = 3, = 1 0<ζ<1 Im(s) 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 x 0.1 0 0 5 10 15 20 25 30 time ζ>1 x x Re(s) 1 0.5 = 0.9, = 1 = 0.5, = 1 = 0.25, = 1 x 0-0.5 0 5 10 15 20 25 30 time Ευστάθεια Αστάθεια 20

Πόλοι και Μθδενιςτζσ (MIMO) Το μθτρϊο μεταφοράσ είναι: H(s) = (M s 2 + C s + K) 1 G 1 H(s) = M s 2 + C s + K adj(m s2 + C s + K) G Αυτό μπορεί να γραφεί ςαν: H s = H s = Χαρακτθριςτικό πολυϊνυμο Α 1 1,1 s Α 1,μ s M s 2 + C s + K Α ν,1 s Α ν,μ s Α 1,1 (s) M s 2 + C s + K Α 1,μ (s) M s 2 + C s + K Α ν,1 (s) M s 2 + C s + K Α ν,μ (s) M s 2 + C s + K 21

Πόλοι και Μθδενιςτζσ (MIMO) Α 1,1 (s) M s 2 + C s + K Α 1,μ (s) M s 2 + C s + K H s = Α ν,1 (s) M s 2 + C s + K Α ν,μ (s) M s 2 + C s + K Όλα τα ςτοιχεία του μθτρϊου μεταφοράσ ζχουν τουσ ίδιουσ πόλουσ Ταυτίηονται με τισ ιδιοτιμζσ του ςυςτιματοσ Περιγράφουν τθν ομογενι απόκριςθ & τθν ευςτάκεια ςυςτιματοσ Τα διάφορα ςτοιχεία του μθτρϊου μποροφν να ζχουν διαφορετικοφσ μθδενιςτζσ Κάκε ζξοδοσ αντιδρά διαφορετικά ςτισ διεγζρςεισ 22

Πόλοι και Μθδενιςτζσ (MIMO) Θεωρϊ ότι όλεσ οι αδράνειεσ είναι ίςεσ με I, και όλεσ οι ελαςτθκότθτεσ με k. Ο λόγοσ μετάδοςθσ ςτο γρανάηι είναι τ 23

Πόλοι και Μθδενιςτζσ (MIMO) Μθτρϊο μεταφοράσ Σε αυτι τθ περίπτωςθ υπάρχει ζνασ πόλοσ και ζνασ μθδενιςτισ ςτο -1 που απλοποιοφνται H s = s 2 + 1 5s 2 (s 2 + 2) 2 5s 2 (s 2 + 2) s 2 1 5s 2 (s 2 + 2) 24

Πόλοι και Μθδενιςτζσ (MIMO) Υπολογιςμόσ απόκριςθσ ςε βθματικι είςοδο μζςω του μ/χ Laplace 25

Μοντελοποίθςθ Δυναμικϊν Συςτθμάτων Ζνα δυναμικό ςφςτθμα μπορεί να περιγραφεί με διάφορουσ τρόπουσ u(t) Γραμμικό Δυναμικό Σφςτθμα y(t) Δυναμικζσ εξιςϊςεισ Μ-Κ (ςφςτθμα ΣΔΕ 2 θσ τάξθσ) Μ q + C q + K q = G u(t) Eξιςϊςεισ μεταβλθτϊν κατάςταςθσ (ςφςτθμα ΣΔΕ 1 θσ τάξθσ) x = A x + Β u(t) y = C x + D u(t) Μθτρϊο μεταφοράσ y(s) = H(s) u(s) H(s) = (M s 2 + C s + K) 1 G 26

Μοντελοποίθςθ Δυναμικϊν Συςτθμάτων Η απόκριςθ ενόσ δυναμικοφ ςυςτιματοσ μπορεί να περιγραφεί με διάφορουσ τρόπουσ u(t) Γραμμικό Δυναμικό Σφςτθμα y(t) Πεδίο Χρόνου t Πεδίο Laplace s t H s = L t y t = t u t y s = Η s u s 27