Katedra za strojarsku automatiku. Mehatronika i robotika Upravljanje i regulacija Osnove prostora stanja - 1. Katedra za strojarsku automatiku

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

Operacije s matricama

7 Algebarske jednadžbe

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

18. listopada listopada / 13

1.4 Tangenta i normala

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

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

Kaskadna kompenzacija SAU

Prikaz sustava u prostoru stanja

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

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Elementi spektralne teorije matrica

ΜΟΝΤΕΡΝΑ ΘΕΩΡΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΙ Τμήμα Μαθηματικών - Τομέας Υπολογιστών & Αριθμητικής Ανάλυσης Εξετάσεις Σεπτεμβρίου 2016

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

5. Karakteristične funkcije

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

MATEMATIKA I 1.kolokvij zadaci za vježbu I dio

2. Ako je funkcija f(x) parna onda se Fourierov red funkcije f(x) reducira na Fourierov kosinusni red. f(x) cos

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

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

II. ANALITIČKA GEOMETRIJA PROSTORA

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

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

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

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

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

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

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

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

RIJEŠENI ZADACI I TEORIJA IZ

Teorijske osnove informatike 1

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

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

March 14, ( ) March 14, / 52

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Dijagonalizacija operatora

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

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

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

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

PRAVAC. riješeni zadaci 1 od 8 1. Nađite parametarski i kanonski oblik jednadžbe pravca koji prolazi točkama. i kroz A :

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

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

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

6 Polinomi Funkcija p : R R zadana formulom

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

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

Determinante. a11 a. a 21 a 22. Definicija 1. (Determinanta prvog reda) Determinanta matrice A = [a] je broj a.

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

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

1 Promjena baze vektora

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

IZVODI ZADACI (I deo)

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

Matematička analiza 1 dodatni zadaci


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

2.7 Primjene odredenih integrala

Iterativne metode - vježbe


TRIGONOMETRIJA TROKUTA

radni nerecenzirani materijal za predavanja

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

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

dužina usmjerena (orijentirana) dužina (zna se koja je točka početna, a koja krajnja) vektor

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.


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

III VEŽBA: FURIJEOVI REDOVI

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

Παράρτημα. Παράρτημα - Ανάλυση Έλεγχος και Προσομοίωση Δυναμικών Συστημάτων

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

Linearna algebra Materijali za nastavu iz Matematike 1

Dijagrami: Greda i konzola. Prosta greda. II. Dijagrami unutarnjih sila. 2. Popre nih sila TZ 3. Momenata savijanja My. 1. Uzdužnih sila N. 11.

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

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

Računarska grafika. Rasterizacija linije

5. FUNKCIJE ZADANE U PARAMETARSKOM OBLIKU I POLARNIM KORDINATAMA

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

( ) ( ) Zadatak 001 (Ines, hotelijerska škola) Ako je tg x = 4, izračunaj

transformacija j y i x x promatramo dva koordinatna sustava S i S sa zajedničkim ishodištem z z Homogene funkcije Ortogonalne transformacije

APROKSIMACIJA FUNKCIJA

d 2 y dt 2 xdy dt + d2 x

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

Neka je a 3 x 3 + a 2 x 2 + a 1 x + a 0 = 0 algebarska jednadžba trećeg stupnja. Rješavanje ove jednadžbe sastoji se od nekoliko koraka.

Parts Manual. Trio Mobile Surgery Platform. Model 1033

PRIMJER 3. MATLAB filtdemo

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

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

4 INTEGRALI Neodredeni integral Integriranje supstitucijom Parcijalna integracija Odredeni integral i

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

1. Duljinska (normalna) deformacija ε. 2. Kutna (posmina) deformacija γ. 3. Obujamska deformacija Θ

VALJAK. Valjak je geometrijsko telo ograničeno sa dva kruga u paralelnim ravnima i delom cilindrične površi čije su

Sistemi veštačke inteligencije primer 1

POTPUNO RIJEŠENIH ZADATAKA PRIRUČNIK ZA SAMOSTALNO UČENJE

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Transcript:

Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - P X H Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja -

R R Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 3 R R Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 4

O S N O V N E O P E R A C I J E S M A T R I C A M A Matice označavamo velikim (masnim) slovima : A n m Oznaka etka Oznaka stupca Pimje : A element pvog etka i dugog stupca matice A Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 5 Zbajati i oduzimati se mogu samo matice istih dimenzija! Pimje : + 3 a b c a b 3c A 4 5 6 B d e f AB 4d 5e 6 f 7 8 9 g h i 7 g 8 h 9 i + Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 6

Osnovna pavila množenja : AB BA komutativnost A (BC) = (AB) C A (B+C) = AB + AC... množenje s lijeva /A (B+C) A = BA + CA... množenje s desna /A A nm * B mp C np Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 7 Pimje : a b c 3 4 d e f A, B 5 6 7 8 g h i j k l c c c3 C AB c c c 3 c ad3g4j c be3h4k c cf 3i4l 3 c 5a6d7g8j c 5b6e7h8k c 5c6f 7i8l 3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 8

Definicija : - adj(a) A =, det(a) = A det(a) T A A A3 Am A A A3 An A A A3 A m A A A3 A n adj(a) A3 A3 A33 A3m A3 A3 A33 An3 An An An3 Anm Am Am A3m Anm Izačun pema algoitmu Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 9 Pimje : A 3 adj(a) A det(a) 3 det (A) (6 ) (4 ) ( 3) 3 3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 0

Adjugianje matice A : T A A A3 A A A3 adj( A) A A A 3 A A A 3 A3 A3 A33 A3 A3 A33 A 3 3 3 A ( ) 4 A 3 ( ) 3 3 A ( ) 3 A 3 ( ) 0 4 - - 3 3 33 A adj(a)= - 3 ( ) A 33 ( ) 3 3 0 3 - A ( ) 4 3 3 3 A ( ) 3 adj(a) A 0 det (A) 3 A 3 ( ) 3 3 3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - Pikaz sistema u postou stanja: X AX BU jednadžba stanja sistema Y CXDU jednadžba izlaza sistema X deivacija vektoa stanja A = dim (n n) matica koeficijenata sistema X(t) vekto stanja sistema U(t) vekto ulaza sistema B = dim (n m) matica ulaza sistema C = dim (p n) matica izlaza sistema Y(t) vekto izlaza sistema D = dim (p m) matica pijenosa sistema n boj vaijabli stanja = ed sistema m boj ulaznih vaijabli p boj izlaznih vaijabli Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja -

X AX BU Y CXDU D U (t) X (t) X(t) Y(t) B C A Blokovski pikaz lineanog vemenski-invaijantnog invaijantnog sistema s koncentianim paametima u postou stanja. Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 3. Fazne vaijable stanja. Kanonske vaijable stanja. Fazne vaijable stanja I slučaj Matematički model zadan je običnom difeencijalnom jednadžbom "n"-tog eda, bez deivacije ulazne vaijable. Biamo tzv. Fazne vaijable stanja, što ezultia time da dobijemo maticu sistema A u tzv. Fobeniusovom obliku A=F Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 4

Pimje. Sustav zadan difeencijalnom jednadžbom pevedite u posto stanja! 43 5 n = 3 Rješenje: m = p = 3 3 4 3 5 3 4 5u 3 3 0 0 0 u 0 0 0 - -3-4 5 X A X B U 3 4 3 3 3 X 0 0 0 u Y C D U A = F = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a0 a a a3 an Sistem tećeg eda pikazan s ti jednadžbe džb pvog eda! Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 5 Blok pikaz: D B C A 3 u (t) 5 4 3 u (t) 5 3 4 3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 6

Pimje. Sustav zadan difeencijalnom jednadžbom pevedite u posto stanja! Rješenje: 4 3 3.8 7.4 59. 60.37 n = 4 m = p = 3 3 4 3 60.37 59. 7.4 3.8 u 4 60.37 59. 7.4 3.8 u 4 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 u 3 0 0 0 3 0 4-60.37-59. -7.4-3.8 4 X A X B U 0 0 0 0u 3 4 Y C X D U A=F Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 7 Blok pikaz: 4 4 3 3.8 7.4 59. 60.37 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 8

II slučaj Matematički model jednovaijabilnog sistema zadan je običnom č difeencijalnom jednadžbom "n"-tog eda s deivacijama ulazne vaijable ""-tog eda ( n). Vši se pelazak u s-podučje! Pi Pimje 3. Sustav zadan difeencijalnom jednadžbom pevedite u posto stanja! 4 3 5u4u 3u u n=3 =3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 9 III slučaj Matematički model jednovaijabilnog sistema zadan je pijenosnom funkcijom u kojoj je izostala dinamika ulazne vaijable, a dinamika izlazne vaijable je "n"-tog eda. Vši se pelazak u vemensko podučje obnutom Laplaceovom tansfomacijom! Time se slučaj III svodi na slučaj I. Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 0

Pimje 4. Sustav zadan pijenosnom funkcijom pevedite u posto stanja! Rješenje: (s) 6 G(s) n = 3 u(s) s 7s 4s 8 3 m = p = G(s) (s) 6 3 u(s) s 7s 4s8 3 s (s) 7s (s) 4s(s) 8(s) 6u(s) L - A=F 7 4 8 6 dalje slučaj I 3 3 8 4 7 6 8 4 7 6u 3 3 0 0 0 0 0 0 u 0 0 0 u 3-8 -4-7 3 6 3 X A X B U Y C X D U Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - Blok pikaz: u (t) 3 u 6 7 4 8 D B C A B C A Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja -

IV slučaj Matematički model jednovaijabilnog sistema zadan je pijenosnom funkcijom koja ima dinamiku ulazne vaijable ""-tog eda i dinamiku izlazne vaijable je "n"-tog eda. Vši se astav pijenosne funkcije i potom obnuta Laplaceova tansfomacija. Rastav pijenosne funkcije daje dvije pijenosne funkcije od kojih svaka odeđuje jednu jednadžbu postoa stanja! Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 3 Pimje 5. Sustav zadan pijenosnom funkcijom pevedite u posto stanja! (s) 6s 8 G(s) u(s) s 3 7s 4s 8 Rješenje: G(s) (s) u(s) (s) (s) n = 3 m = p = G(s) (s) (s) (s) u(s) u(s) (s) G(s) G( (s) G(s) (s) u(s) N(s) B(s) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 4

(s) (s) L G(s) L - 3 u(s) N(s) s 7s 4s8 L - G(s) B(s) 6s 8 (s) 7 4 8 3 8 4 7 3 8 4 7 u 3 3 A=F (t) 6 8 (t) 8 6 0 0 0 u 0 0 3-8 -4-7 3 3 X A X B U Y C X D U 0 8 6 0 0 u Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 5 Blok pikaz: 6 3 8 7 4 8 B C A Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 6

Pimje 6. Sustav zadan pijenosnom funkcijom pevedite u posto stanja! 3 L - (s) s 3s 4s 5 G(s) 4 3 5u 4u 3u u n = 3 3 u(s) s 4s 3s m = Pimje 3. p = Rješenje: (s) G(s) 3 u(s) N(s) s 4s 3s 4 3 3 3 4 3 3 4 u 3 3 (s) L - 3 G (s) B(s) s 3s 4s 5 (s) L - (t) 5 4 3 (t) 54 33 ( 3 43 u) (t) 5 u 3 0 0 0 0 u 0 0 - -3-4 3 3 X A X B U 3 Y C X D U - -5 u Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 7 Blok pikaz: 5 3 4 3 D u (t) B C A Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 8

Pimje MDS sustav S M Blok pikaz: M (t) D D M M D S A=F S D M M M S M 0 0 = + u S D - - M M M X = A X + B U S D u M M M Y C X D U 0 0u Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 9. Kanonske vaijable stanja I slučaj Matematički model jednovaijabilnog sistema zadan je pijenosnom funkcijom s jednostukim polovima. Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 30

Pimje. Sustav zadan pijenosnom funkcijom pevedite u kanonsku fomu postoa stanja! Rješenje: (s) 6 G(s) 3 u(s) s 7s 4s 8 3 K.J. s 7s 4s 8 0 G(s) s s s 4 3 3 (s) B 6 A A A3 u(s) N s 7s 4s 8 s s s 4 3 n = 3 m = p = ealni jednostuki polovi n A i G(s) ( ) s s i i Heaviside-ov azvoj : B A 6 i A N s si 3s 4s 4 s 6 A 3 3s 4s 4 s 6 A3 3s 4s 4 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 3 s 4 (s) 3 G(s) u(s) s s s 4 u(s) u(s) u(s) u(s) (s) 3 (s) (s) 3 (s) 3(s) s s s4 (s) 3 (s) (s) u(s) (s) s L - u(s) (s) s L - u(s) 3 ( ) s 4 L - L 3(s) 3 43 3 3 3 3 3 43-0 0 0-0 u 3 0 0-4 3 X A X B U A=Λ Λ = diag [λ i ] B matica jedinica Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 3

(s) (s) 3 (s) 3(s) L - (t) 3 3 3 Y C X D U u -3 0 C=[A C=[A A... A n ] Blok pikaz: 3 3 odvojena kuga 3 zasebna egulatoa 3 3 4 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 33 II slučaj Matematički model jednovaijabilnog sistema zadan je pijenosnom funkcijom kod koje se pol λ ponavlja puta. Pimjena astava pijenosne funkcije na sumu pacijalnih azlomaka : Y(s) K K K K K K G(s) K U(s) s s s s n K 0 s lim G(s) n 0 (s ) (s ) (i) d i (i) K (s ) G(s), i,,3,..., (i )! ds s Odabiu se kanonske vaijable stanja : (s) i i(s), i,,...,( ) s u(s) (s) s u(s) i(s), i,,...,( i n) s Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 34 i

Pimje. Sustav zadan pijenosnom funkcijom pevedite u kanonsku fomu postoa stanja! Rješenje: 3 K.J. s 7s 6s 0 3 (s) s 4s 49s 5 G(s) 3 u(s) s 7s 6s s s s 3 3 3 n = 3 m = p = ponavljanje polova = 3 K 0 (s) B s 4s 49s 5 K K K3 G(s) u(s) N (s ) (s 3) (s ) s s 3 Heaviside-ov azvoj : 3 s 4s 49s5 K (s ) G(s) s 0! K s 3 0 lim G(s) s s 3 d s 4s 49s5 K 3! ds s 3 3 s B s 4s 49s 5 K3 4 N 3s 4s 6 s3 s3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 35 (s) 3 4 G(s) u(s) (s ) s s 3 u(s) u(s) u(s) u(s) (s) 3 4 u(s) (s ) s s3 (s) (s) 3 (s) 4 3(s) u(s) (s) (s) 3 (s) u(s) u(s) (s) (s ) s s s L - (s) u(s) (s) - s L u(s) (s) - 3 s 3 33 3 33 3 L - 0 0 0-0 u 3 0 0-3 3 X A X B U A=J Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 36

(s) (s) 3 (s) 4 (s) u(s) - 3 L (t) 3 4 3 3 4 u C = [K K... K 3 ] 3 K 0 Y C X D U Blok pikaz: u (t) 3 3 3 4 3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 37 I slučaj Matematički model multivaijabilnog sistema dat je skupom običnih difeencijalnih jednadžbi, u kojima su izostale deivacije ulaznih vaijabli. Odabiu se fazne vaijable stanja. Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 38

Pimje. Sustav zadan sistemom difeencijalnih jednadžbi pevedite u posto stanja! Rješenje: 3 4 3 u 3u 5 6 7 5 6 4u 5u 4 3 4 5 5 6 n = 6 m = p = 4 3 3 u 3u 6 65 7 6 5 4u5u 3 6 5 7 6 5 4u 5u 3 43 3 34 5 6 u3u 6 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3-4 -3 - -3 - - 3 3 u 0 0 0 0 0 3 0 0 u 4 4 u u 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 5 0 0 0 0 0 5 0 0 5 6-6 -5 - -7-6 -5 6 4 5 6 X A X B U Y C X D U Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 39 Blok pikaz: 4 3 u (t) 3 3 3 5 u (t) 6 4 6 5 4 5 5 6 7 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 40

II slučaj č Matematički model multivaijabilnog sistema zadan je skupom običnih difeencijalnih jednadžbi, u kojima se pojavljuje j samo pva deivacija ij jedne ulazne vaijable u svakoj jednadžbi (neobavezno). Ulazna vaijabla koja ima deivaciju, ili njena deivacija, veže se uz odgovaajuću vaijablu stanja. Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 4 Pimje 3. Rješenje Sustav zadan sistemom difeencijalnih jednadžbi pevedite u posto stanja! 3 u3uu n = 4 3 u u m = p = 3u 3u 3 u u 3 u u 4 4 4 3 u 3 7 u 3 3 u 8 4 8 4 X A X B U 3 7 3 uu 0 0 u u 3 3 u u 0 0 0 8 4 8 4 Y C X D U Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 4

Blok pikaz: 3 3 u (t) 7 3 8 3 8 (t) 4 u 4 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 43 Pimje 4. Rješenje: Sustav zadan sistemom difeencijalnih jednadžbi pevedite u posto stanja! 3 u u u u 3u n = 3 m = p = ( u ) 3 u u u 3u u 3 u u 3 u u 4u 3 u u 3 3 u u 3 u 3u 3 u 3u 3 3 0 0 0 u 3 u 3 0 3 3 X A X B U 0 0 0 0 3 Y C X Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 44

Blok pikaz: 3 u (t) 3 u (t) 3 3 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 45 Objekt egulacije: Xt A XtB Ut / L Y t C X t D U t / L * sx s A X s B U s Y s C X s D U s sx s A X s B U s si AX s B U s / si A. Y s CsI A B U s D U s Y s C si A B D U s G(s) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 46 G s CsIA BD C s BD

s si A esolventna matica At t L s e fundamentalna matica adj si A si A det si A adj si A G s C BD det si A U(s) G(s) Y(s) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 47 g (s) g (s) g m (s) u g (s) g (s) g m (s) u g (s) n g n (s) g nm (s) um n G(s) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 48

Matica pijenosnih funkcija G(s) je "pava" matica pijenosnih funkcija, ako je esolventna matica (s) nedegeneativna, odnosno ako je polazna jednadžba stanja, iz koje se izvodi (s) "pava" jednadžba stanja koja jednoznačno opisuje stanja sistema. Matica (s) je nedegeneativna ako i samo ako ne postoji polinom h(s) najniže pvog eda (stupnja) koji je zajednički fakto svih bojnika i svih nazivnika svih elemenata matice (s). Ako je (s) nedegeneativna matica, onda je kaakteistični polinom K(s) matice A, istovemeno i njen minimalni polinom M(s), pa vijedi K(s)=M(s). Rješenje K(s) po s su polovi s, s,..., s n koji su identični vlastitim (svojstvenim) vijednostima matice A, odnosno identični koijenima sistema. Ako je (s) nedegeneativna matica, a u matici pijenosnih funkcija izvedenoj iz takve (s) nema zajedničkih nula u svim elementima G(s) koje bi se mogle pokatiti s identičnim polovima sistema, onda je sistem minimalne ealizacije (ed sistema je minimalan) i ima svojstvo potpune upavljivosti (Contollabilit) i potpune mjeljivosti (Obsevabilit) stanja sistema. Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 49 Pimje. Rješenje: Odedite maticu pijenosnih funkcija za sustav zadan sa: 0 0 A, B, C, D 0 0 0 G(s) C si A B D s 0 si A 0 s detsi A s 3s s 0 0 s j A ( ) adj si adj si A s 0 (s) si A det si A s 3s 0 s G(s) s 0 0 0 s 3s 0 s 0 C (s) B D G(s) (s ) s s s 0 s 3s s s 0 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 50

3s 5 s 3 (s )(s ) (s )(s ) 0 G(s) s s 0 (s )(s ) (s )(s ) s 6s7 s3 g (s) g (s) s 3s s 3s G(s) s 3 s s g (s) g (s) Y(s) G(s)U(s) ( ) (s) g (s) g (s) u (s) (s) g (s) g (s) u (s) Blok pikaz: (s) u (s) u (s) g g (s) g (s)u (s) g (s)u (s) (s) g (s)u (s) g (s)u (s) g g G(s) (s) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 5 Pimje. Rješenje: Odedite maticu pijenosnih funkcija za MDS sustav zadan sa: 0 0 u S D M M M X A X B U Y C X D U 0 0u D 0 G(s) C si A B D s si A S D s M M det si A Ms Ds S M G(s) C si A B Ms D 0 M G(s) M 0 M Ms Ds S S G(s) C s Ms Ds S M M M B G(s) Ms Ds S Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 5

postupak povjee stabilnosti = postupak ponalaženja polova sistema adj si A Cadj si A B det si A D Gs C BD det sia det si A n n Kaakteistični polinom sistema : det si A a s a s a s a n n 0 Kaakteistična jednadžba sistema : detsi A 0 KORJENI SISTEMA,, 3,...,..., n - kaakteistične vijednosti kaakteistične vijednosti - koijeni ili polovi sistema s, s, s,...,s 3 n - vlastite vijednosti sistema Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 53 Pimje. Odedite stabilnost sistema zadanog sa: 0 A 0 Rješenje: j s 0 si A 0 s det si A (s )(s ) det si A 0 s = - s = - Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 54

Pimje. Odedite stabilnost sistema zadanog sa: Rješenje: s 0 si A 0 s 0 4 s 5 0 0 A 0 0 0 4 5 3 det si A s 5s 4s 0 det si A 0 3 s 5s 4s 0 0 s = s = - s 3 = 5 Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 55 model objekta egulacije opisan jednadžbama stanja: X(t) AX(t) BU(t) Y(t) CX(t) DU(t) jednadžba stanja sistema jednadžba izlaza sistema D B C A OBJEKT REGULACIJE Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 56

egulacijsku je petlju (kug) moguće zatvoiti peko : ) Vektoa stanja ) Vektoa izlaza uvodi se matica konstantnih pojačanja K ) dimenzija (m n) za petlju zatvoenu peko vektoa stanja ) dimenzija (m p) za petlju zatvoenu peko vektoa izlaza dobiva se opći model zatvoenog egulacijskog kuga : X(t) A X(t) B W(t) Y(t) C X(t) D W(t) W(t) vekto vođenja sistema dimenzije (m ) uz X 0 =0, može se izvesti matica pijenosnih funkcija zatvoenog kuga: det si A Y(z) C adj si A B det si A D G(z) C si A B D W(z) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 57 X 0 D W(t) U(t) B X (t) t f X (t) Y (t) ( )dt C t 0 A K X(t) AX(t) BU(t) Y(t) CX(t) DU(t) U(t) = W(t)- KX(t) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 58

X(t) AX(t) B W(t) KX(t) Y(t) CX(t) D W(t) KX(t) X(t) AX(t) BW(t) BKX(t) Y(t) CX(t) DW(t) DKX(t) X(t) A BKX(t) B W(t) A B Y(t) C DKX(t) D W(t) C D A A BK, B B, C C DK, D D X(t) A X(t) B W(t) Y(t) C X(t) D W(t) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 59 X 0 D W(t) U(t) B X (t) t f X (t) Y (t) ( )dt C t 0 A K X(t) AX(t) BU(t) Y(t) CX(t) DU(t) U(t) () = W(t) ()-KY(t) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 60

X(t) AX(t) BW(t) KY(t) AX(t) BW(t) BKY(t) () Y(t) CX(t) DW(t) KY(t) CX(t) DW(t) DKY(t) () Pema () : Y(t) DKY(t) CX(t) DW(t) I DKY(t) CX(t) DW(t) I DK Y(t) I DK CX(t) DW(t) Q IDK Y(t) QCX(t) QDW(t) (3) C QC D QD Y(t) C X(t) D W(t) Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 6 (3) () : X(t) AX(t) BW(t) BK QCX(t) QDW(t) X(t) AX(t) BW(t) BKQCX(t) BKQDW(t) X(t) AX(t) BKQCX(t) BW(t) BKQDW(t) X(t) A BKQC X(t) B IKQD W(t) A A BKQC, B B I KQD X(t) A X(t) B W(t) X(t) A X(t) B W(t) Y(t) C X(t) D W(t) Q I DK A A BKQC B B IKQD C D QC QD Mehatonika i obotika Upavljanje i egulacija Osnove postoa stanja - 6