Poglavlje 7. Blok dijagrami diskretnih sistema

Σχετικά έγγραφα
UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

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

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

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

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

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

Elementi spektralne teorije matrica

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

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

DRUGI KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE 9x + 6y + z = 1 4x 2y + z = 1 x + 2y + 3z = 2. je neprekidna za a =

Poglavlje 3. Kompleksni i frekventni lik izlaza idealnog odabiraqa

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

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

18. listopada listopada / 13

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

OSNOVI ELEKTRONIKE VEŽBA BROJ 1 OSNOVNA KOLA SA DIODAMA

5. Karakteristične funkcije

5 Ispitivanje funkcija

Zadaci iz trigonometrije za seminar

Teorijske osnove informatike 1

IZVODI ZADACI (I deo)

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

numeričkih deskriptivnih mera.

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

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

SOPSTVENE VREDNOSTI I SOPSTVENI VEKTORI LINEARNOG OPERATORA I KVADRATNE MATRICE

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

Induktivno spregnuta kola

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

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

PID: Domen P je glavnoidealski [PID] akko svaki ideal u P je glavni (generisan jednim elementom; oblika ap := {ab b P }, za neko a P ).

Fakultet tehničkih nauka, Softverske i informacione tehnologije, Matematika 2 KOLOKVIJUM 1. Prezime, ime, br. indeksa:

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

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

1 Pojam funkcije. f(x)

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

7 Algebarske jednadžbe

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

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

Pismeni dio ispita iz Matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja u zavisnosti od parametra a:

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

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

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

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.

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

Digitalni sistemi automatskog upravljanja

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

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

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

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

Riješeni zadaci: Nizovi realnih brojeva

Glava 1. Realne funkcije realne promen ive. 1.1 Elementarne funkcije

Matematka 1 Zadaci za drugi kolokvijum

Signali i sustavi - Zadaci za vježbu II. tjedan

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

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Operacije s matricama

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

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

I Pismeni ispit iz matematike 1 I

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

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

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

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Kaskadna kompenzacija SAU

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

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

Ministarstvo prosvete i sporta Republike Srbije Druxtvo matematiqara Srbije OPXTINSKO TAKMIQENjE IZ MATEMATIKE Prvi razred A kategorija

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

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

POLINOMI I RACIONALNE FUNKCIJE Nastava u Matematiqkoj gimnaziji, Vladimir Balti

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

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

2log. se zove numerus (logaritmand), je osnova (baza) log. log. log =

KONVEKSNI SKUPOVI. Definicije: potprostor, afin skup, konveksan skup, konveksan konus. 1/5. Back FullScr

MEHANIKA FLUIDA. Prosti cevovodi

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

Reverzibilni procesi

Funkcija gustoće neprekidne slučajne varijable ima dva bitna svojstva: 1. Nenegativnost: f(x) 0, x R, 2. Normiranost: f(x)dx = 1.

Testiranje statistiqkih hipoteza

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Obrada signala

1.4 Tangenta i normala

Program testirati pomoću podataka iz sledeće tabele:

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

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.

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA

Periodičke izmjenične veličine

INTEGRALNI RAČUN. Teorije, metodike i povijest infinitezimalnih računa. Lucija Mijić 17. veljače 2011.

radni nerecenzirani materijal za predavanja

8 Funkcije više promenljivih

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

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

Mreže sa dva pristupa

Transcript:

Poglavlje 7 Blok dijagrami diskretnih sistema 95

96 Poglavlje 7. Blok dijagrami diskretnih sistema Stav 7.1 Strukturni dijagram diskretnog sistema u kome su sve veliqine prikazane svojim Laplasovim transformacijama a svi vremenski neprekidni podsistemi su prikazani svojim prenosnim funkcijama je s blok dijagram tog sistema. 7.1 Blok dijagrami rednih sprega 1. Na slici 7.1 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema između kojih ne postoji odabiraq. W( s ) =W1( s) W2( s) Xu( s) Xu( s) W1( s) W2( s) Slika 7.1: Diskretni sistem sa dva podsistema bez odabiraqa između njih Da bi se dobila diskretna prenosna funkcija celog sistema polazi se od Laplasove transformacije X i (s) izlaznog signala x i (t). Na osnovu prikazanog blok dijagrama sledi: X i (s) = W 1 (s) W 2 (s) X u (s) = W (s) X u (s) = X i (s) = W (s) X u (s) = [W (s)] X u (s) = = [W 1 (s) W 2 (s)] X u (s) = W 1 W 2 (s) X u (s) simboliqno oznaqavanje Napomena 7.2 W 1 W 2 (s) W 1 (s) W 2 (s) i W 1 W 2 (s) = W 2 W 1 (s). Sliqno W (z) = W 1 W 2 (z) = W 1 W 2 (s) z= 1 ln z je Z prenosna funkcija celog sistema. Napomena 7.3 W 1 W 2 (z) W 1 (z) W 2 (z). 2. Na slici 7.2 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema između kojih postoji odabiraq. Da bi se dobila diskretna prenosna funkcija celog sistema polazi se od Laplasove transformacije X i (s) izlaznog signala x i (t). Na osnovu prikazanog blok dijagrama sledi: X i (s) = W 2 (s) X u2 (s) X i1 (s) = W 1 (s) X u (s) } =

7.2. Blok dijagrami paralelnih sprega 97 X s u( ) Xu( s) Xi1( Xi( ) s) Xu2( s) Xi1( ) Slika 7.2: Diskretni sistem sa dva podsistema sa odabiraqem između njih s s zbog Sledi: Sliqno: X i (s) = W 2 (s) X u2 (s) X i1 (s) = W 1 (s) X u (s) } = X i (s) = W 1 (s) W 2 (s) X u (s) X u2 (s) = X i1 (s). W (s) = W 1 (s) W 2 (s). W (z) = W 1 (z) W 2 (z). 3. Na slici 7.3 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od redne veze jednog podsistema i idealnog odabiraqa na izlazu. Xu( s) Slika 7.3: Redna veza jednog podsistema i idealnog odabiraqa Polazi se od Laplasove transformacije X i (s) izlaznog signala x i (t) podsistema. Na osnovu prikazanog blok dijagrama sledi: X i (s) = W 1 (s) X u (s) = X i (s) = W 1 X u (s) W 1 (s) X u (s) = U ovom sluqaju ne moжe se govoriti o diskretnoj prenosnoj funkciji (Z prenosnoj funkciji) celog sistema. 7.2 Blok dijagrami paralelnih sprega Na slici 7.4 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od paralelno spregnutih podsistema. Da bi se dobila diskretna prenosna funkcija celog sistema polazi se od Laplasove transformacije X i (s) izlaznog signala x i (t). Na osnovu prikazanog blok dijagrama sledi: [ n ] X i (s) = W k (s) Xu (s) = k=1

98 Poglavlje 7. Blok dijagrami diskretnih sistema X s s u( ) Xu( ) Wn( S) Slika 7.4: Diskretni sistem sa paralelno spregnutim podsistemima Sliqno: [ n ] Xi (s) = W k (s) Xu (s) = k=1 [ n ] = Wk (s) Xu (s) = k=1 n W (s) = Wk (s). k=1 n W (z) = W k (z) k=1 7.3 Blok dijagrami povratnih sprega 1. Na slici 7.5 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema povratno spregnuta sa odabiraqem u glavnoj grani na ulazu u podsistem glavne grane. Xu( s) E( s) E( s) + - Slika 7.5: Diskretni sistem sa dva povratno spregnuta podsistema i odabiraqem u glavnoj grani na ulazu u podsistem glavne grane Da bi se dobila diskretna prenosna funkcija celog sistema polazi se od Laplasove transformacije X i (s) izlaznog signala x i (t). Na osnovu prikazanog blok dijagrama sledi: X i (s) = W 1 (s) E (s) =

7.3. Blok dijagrami povratnih sprega 99 akođe, na osnovu blok dijagrama sledi: X i (s) = W 1 (s) E (s) (7.1) E (s) = X u (s) ± W 2 (s) W 1 (s) E (s) = E (s) = Xu (s) ± W 2 W1 (s) E (s) = E 1 (s) = 1 W 1 W2 (s)x u (s). (7.2) Na osnovu izraza 7.1 i 7.2 sledi: Sliqno: X i (s) = W 1 (s) 1 W 1 W 2 (s)x u (s) = W (s) = W (z) = W 1 (s) 1 W 1 W 2 (s). W 1 (z) 1 W 1 W 2 (z). 2. Na slici 7.6 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema povratno spregnuta sa odabiraqem u glavnoj grani na izlazu podsistema glavne grane. Xu( s) - Slika 7.6: Diskretni sistem sa dva povratno spregnuta podsistema i odabiraqem u glavnoj grani na izlazu podsistema glavne grane Kompleksni lik Xi (s) vremenski diskretizovanog izlaznog signala x i (t) i z kompleksni lik izlaznog signala x i (t) su: X i (s) = X i (z) = Prenosne funkcije nemaju smisla. W 1X u (s) 1 + W 1 W 2 (s), W 1X u (z) 1 + W 1 W 2 (z). 3. Na slici 7.7 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema povratno spregnuta sa odabiraqem u povratnoj grani na ulazu podsistema povratne grane. Kompleksni lik Xi (s) vremenski diskretizovanog izlaznog signala x i (t) i z kompleksni lik izlaznog signala x i (t) su: X i (s) = W 1X u (s) 1 + W 1 W 2 (s),

100 Poglavlje 7. Blok dijagrami diskretnih sistema Xu( s) - Slika 7.7: Diskretni sistem sa dva povratno spregnuta podsistema i odabiraqem u povratnoj grani na ulazu u podsistem povratne grane X i (z) = Prenosne funkcije nemaju smisla. W 1X u (z) 1 + W 1 W 2 (z). 4. Na slici 7.8 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema povratno spregnuta sa odabiraqima u glavnoj grani i to na ulazu i na izlazu podsistema glavne grane. X s u( ) Xi( ) - s Slika 7.8: Diskretni sistem sa dva povratno spregnuta podsistema i odabiraqima u glavnoj grani na ulazu i na izlazu podsistema glavne grane Diskretna prenosna funkcija i Z prenosna funkcija celog sistema su: W W1 (s) (s) = 1 + W1 (s) W 2 (s), W (z) = W 1 (z) 1 + W 1 (z) W 2 (z). 5. Na slici 7.9 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od povratne spege koja u glavnoj grani ima dva podsistema i u povratnoj grani ima jedan podsistem i sa dva odabiraqa u glavnoj grani i to na ulazu i na izlazu prvog podsistema glavne grane. Diskretna prenosna funkcija i Z prenosna funkcija celog sistema su: W W1 (s) W2 (s) (s) = 1 + W1 (s) W 2W3 (s), W (z) = W 1 (z) W 2 (z) 1 + W 1 (z) W 2 W 3 (z).

7.3. Blok dijagrami povratnih sprega 101 X s u( ) Xi( ) - W3( S) s Slika 7.9: Diskretni sistem sa povratno spregnutim podsistema, dva u glavnoj grani i jedan u povratnoj grani, i odabiraqima u glavnoj grani na ulazu i na izlazu prvog podsistema glavne grane 6. Na slici 7.10 prikazan je diskretni sistem koji se sastoji od dva podsistema povratno spregnuta sa odabiraqima u glavnoj grani na ulazu podsistema glavne grane i u povratnoj grani takođe na ulazu podsistema povratne grane. X s u( ) Xi( ) - s xi( s) Slika 7.10: Diskretni sistem sa dva povratno spregnuta podsistema i odabiraqima u glavnoj grani na ulazu u podsistem glavne grane i u povratnoj grani na ulazu u podsistem povratne grane Diskretna prenosna funkcija i Z prenosna funkcija celog sistema su: W W1 (s) (s) = 1 + W1 (s) W 2 (s), W (z) = W 1 (z) 1 + W 1 (z) W 2 (z).

102

Poglavlje 8 Matematiqko modelovanje diskretnih sistema 103

104 Poglavlje 8. Matematiqko modelovanje diskretnih sistema 8.1 Diskretizacija diferencijalne jednaqine ponaxanja - diskretna jednaqina ponaxanja Na slici 8.1 prikazana je redna veza idealnog odabiraqa i linearnog stacionarnog vremenski neprekidnog sistema zajedno sa fiktivnim odabiraqem na izlazu ove redne veze. xi xu xu x i(t) i 1 2 Slika 8.1: Redna veza idealnog odabiraqa i linearnog stacionarnog vremenski neprekidnog sistema sa fiktivnim odabiraqem na izlazu Pri tome su korix ene slede e oznake: 1 idealni odabiraq 2 linearni stacionarni vremenski neprekidan sistem. Neka je diferencijalna jednaqina ponaxanja sistema 2: α n x (n) i (t) + α n 1 x (n 1) i (t) + + α 1 xi (t) + α 0 x i (t) = = β 0 x u (t) + β 1 xu (t) + + β m x (m) u (t) ; n m. (8.1) Kada je u pitanju gornja konfiguracija (redna veza sa idealnim odabiraqem pri qemu on prethodi sistemu) vremenski diskretan ulazni signal x u nije diferencijabilan u trenucima odabiranja tako da tada desna strana diferencijalne jednaqine 8.1 nije definisana. Zbog toga se pribegava opisu dinamiqkog ponaxanja samo u trenucima odabiranja, koji se dobija tz. diskretizacijom diferencijalne jednaqine ponaxanja 8.1. Postupak diskretizacije sledi. Prema definiciji prvi izvod funkcije x (t) u trenutku t je: dx dt = lim x (t + t) x (t) t 0 t ako ova graniqna vrednost postoji. Sliqno, k ti izvod funkcije x (t) u trenutku t je definisan sa: d k x (t) dt k = lim t 0 x (k 1) (t + t) x (k 1) (t). t Ako je t dovoljno malo i razliqito od nule onda je: dx dt x (t) t = x (t + t) x (t) t

8.1. Diskretizacija dif. jed. ponaxanja - diskretna jednaqina ponaxanja105 i d k x (t) dt k x(k 1) (t) t ( ) x (k 2) (t) t = 2 x (k 2) (t) t t 2 k x (t) t k. Ako je perioda odabiranja dovoljno mala onda se moжe usvojiti da je t = = : odnosno dx dt x (t) d k x (t) dt k k x (t) k. Kada se izvodi u diferencijalnoj jednaqini ponaxanja zamene konaqnim razlikama dobija se: α n n n x i (t) + α n 1 n 1 n 1 x i (t) + + α 1 x i (t) + α 0 0 x i (t) = = β 0 0 x u (t) + β 1 x u (t) + + β m m m x u (t). (8.2) Poxto nas interesuju vrednosti izlaznog signala u trenucima odabiranja onda se usvaja: t d0, tj. t = k, k = 0, 1, 2, Poxto je perioda odabiranja konstantna onda je k ti trenutak odabiranja određen upravo brojem k pa se mogu koristiti oznake x u (k) i x i (k) za vrednost ulaznog i izlaznog signala u k om trenutku odabiranja. Sada se jednaqina 8.2 moжe napisati kao: α n n n x i (k) + α n 1 n 1 n 1 x i (k) + + α 1 x i (k) + α 0 0 x i (k) = = β 0 0 x u (k) + β 1 x u (k) + + β m m m x u (k). (8.3) Jednaqina 8.3 je diferencna jednaqina ponaxanja. Uvodi se operator pomeranja: Ex (k) = x (k + 1) = x (k) = x (k + 1) x (k) = Ex (k) x (k) = (E 1) x (k) 2 x (k) = [ x (k)] = (E 1) x (k) = (E 1) (E 1) x (k) = (E 1) 2 x (k). Matematiqkom indukcijom lako se pokazuje da je: j x (k) = (E 1) j x (k).

106 Poglavlje 8. Matematiqko modelovanje diskretnih sistema Koriste i ovu relaciju i E j x (k) = x (k + j) diferencna jednaqina ponaxanja moжe lako da se dovede na slede i oblik: α n x i (k + n) + α n 1 x i (k + n 1) + + α 1 x i (k + 1) + α 0 x i (k) = = β 0 x u (k) + β 1 x u (k + 1) + + β m x u (k + m), k = 0, 1, 2, ili u kompaktnoj formi gde su: α n i = β m i = i j=0 i j=0 n m α r x i (k + r) = β r x u (k + r) (8.4) ( α n j ( 1) i j n j n j i j ( β m j ( 1) i j m j m j i j ) ) Cipkinovi koeficijenti Jednaqina 8.4 je pribliжna diskretna jednaqina ponaxanja sistema na vremenskom skupu d0 (sa periodom odabiranja ). 8.2 Rexavanje diskretne jednaqine ponaxanja primenom Z transformacije Koriste i raniji rezultat i 1 Z {x (k + i)} = z i X (z) x (j) z j i primenjuju i ga na diskretnu jednaqinu ponaxanja 8.4 dobija se: { n } { m } Z α r x i (k + r) = Z β r x u (k + r) = n α r zr r 1 m X i (z) x i (j) z j = j=0 j=0 j=0 β r zr r 1 X u (z) x u (j) z j = n n r 1 m m r 1 α r z r X i (z) α r x i (j) z r j = β r z r X u (z) β r x u (j) z r j = j=0 j=0

8.2. Rexavanje diskretne jednaqine ponaxanja primenom Z transformacije107 X i (z) = m β r z r X n u (z) + α r z r } {{ } W (z) n r 1 m r 1 α r x i (j) z r j β r x u (j) z r j j=0 n α r z r j=0 } {{ } Y (z) = x i (k) = Z 1 {X i (z)}

108