KRYTERIA ALGEBRAICZNE STABILNOŚCI UKŁADÓW LINIOWYCH

Podobne dokumenty
Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Badanie stabilności liniowych układów sterowania

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

PAiTM. materiały uzupełniające do ćwiczeń Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych studia inżynierskie prowadzący: mgr inż.

4. UKŁADY II RZĘDU. STABILNOŚĆ. Podstawowe wzory. Układ II rzędu ze sprzężeniem zwrotnym Standardowy schemat. Transmitancja układu zamkniętego

Stabilność. Krzysztof Patan

VII. Elementy teorii stabilności. Funkcja Lapunowa. 1. Stabilność w sensie Lapunowa.

Podstawy Automatyki Zbiór zadań dla studentów II roku AiR oraz MiBM

Ćw. S-III.3 ELEMENTY ANALIZY I SYNTEZY UAR Badanie stabilności liniowego UAR

Tematyka egzaminu z Podstaw sterowania

Laboratorium z podstaw automatyki

Wykład 3 Równania rózniczkowe cd

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Sterowanie ciągłe. Teoria sterowania układów jednowymiarowych

Automatyka i robotyka

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI

Stabilność II Metody Lapunowa badania stabilności

Równania różniczkowe liniowe II rzędu

Transmitancje układów ciągłych

Otrzymaliśmy w ten sposób ograniczenie na wartości parametru m.

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

REGULATORY W UKŁADACH REGULACJI AUTOMATYCZNEJ. T I - czas zdwojenia (całkowania) T D - czas wyprzedzenia (różniczkowania) K p współczynnik wzmocnienia

4. Właściwości eksploatacyjne układów regulacji Wprowadzenie. Hs () Ys () Ws () Es () Go () s. Vs ()

przy warunkach początkowych: 0 = 0, 0 = 0

Reakcja Bielousowa-Żabotyńskiego

Tydzień nr 9-10 (16 maja - 29 maja), Równania różniczkowe, wartości własne, funkcja wykładnicza od operatora - Matematyka II 2010/2011L

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - podstawy matematyczne. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Wykład 14 i 15. Równania różniczkowe. Równanie o zmiennych rozdzielonych. Definicja 1. Równaniem różniczkowym zwyczajnym rzędu n nazywamy równanie

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Sterowanie ciągłe. Teoria sterowania układów jednowymiarowych

Analiza matematyczna dla informatyków 3 Zajęcia 14

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

Przeksztacenie Laplace a. Krzysztof Patan

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia VI Dobór nastaw regulatora typu PID metodą Zieglera-Nicholsa.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

Z-ZIP-103z Podstawy automatyzacji Basics of automation

Przyjmuje się umowę, że:

Matematyka 2. Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego

5 Równania różniczkowe zwyczajne rzędu drugiego

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Zadanie 1 Zakładając liniową relację między wydatkami na obuwie a dochodem oszacować MNK parametry modelu: y t. X 1 t. Tabela 1.

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

Układy równań i równania wyższych rzędów

Biotechnologia, Chemia, Chemia Budowlana - Wydział Chemiczny - 1

K p. K o G o (s) METODY DOBORU NASTAW Metoda linii pierwiastkowych Metody analityczne Metoda linii pierwiastkowych

PODSTAWY AUTOMATYKI. MATLAB - komputerowe środowisko obliczeń naukowoinżynierskich - podstawowe operacje na liczbach i macierzach.

Podstawy środowiska Matlab

u (0) = 0 i(0) = 0 Obwód RLC Odpowiadający mu schemat operatorowy E s 1 sc t = 0 i(t) w u R (t) E u C (t) C

Zaawansowane metody numeryczne Komputerowa analiza zagadnień różniczkowych 4. Równania różniczkowe zwyczajne podstawy teoretyczne

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - modelowanie matematyczne układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Met Me ody numer yczne Wykład ykład Dr inż. Mic hał ha Łanc Łan zon Instyt Ins ut Elektr Elektr echn iki echn i Elektrot Elektr echn olo echn

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - modelowanie matematyczne układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Sterowanie napędów maszyn i robotów

x 2 = a RÓWNANIA KWADRATOWE 1. Wprowadzenie do równań kwadratowych 2. Proste równania kwadratowe Równanie kwadratowe typu:

INTELIGENTNE SYSTEMY STEROWANIA OPRACOWANIE

III. Układy liniowe równań różniczkowych. 1. Pojęcie stabilności rozwiązań.

Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Równania różniczkowe cząstkowe drugiego rzędu

1. Transformata Laplace a przypomnienie

Podstawy Automatyki. Wykład 6 - Miejsce i rola regulatora w układzie regulacji. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

XVI Warmińsko-Mazurskie Zawody Matematyczne Eliminacje cykl lutowy Poziom: szkoły ponadgimnazjalne

gruparectan.pl 1. Metor Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą przemieszczeń Rys. Schemat układu Współrzędne węzłów:

5. Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego rzędu

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 6 AUTOMATYKA

Rozwiązania listopad 2016 Zadania zamknięte = = = 2. = =1 (D) Zad 3. Październik x; listopad 1,1x; grudzień 0,6x. (D) Zad 5. #./ 0'!

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE ZWYCZAJNE - LISTA I

FUNKCJA KWADRATOWA. Zad 1 Przedstaw funkcję kwadratową w postaci ogólnej. Postać ogólna funkcji kwadratowej to: y = ax + bx + c;(

KATEDRA ELEKTROTECHNIKI LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

Laboratorium z podstaw automatyki

Przekształcanie schematów blokowych. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

FUNKCJA KWADRATOWA. 1. Definicje i przydatne wzory. lub trójmianem kwadratowym nazywamy funkcję postaci: f(x) = ax 2 + bx + c

Inżynieria Systemów Dynamicznych (4)

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Sterowanie ciągłe. Teoria sterowania układów jednowymiarowych

Model dopasowywania się cen na rynku

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI I INFORMATYKI INSTYTUT AUTOMATYKI I INFORMATYKI KIERUNEK AUTOMATYKA I ROBOTYKA STUDIA STACJONARNE I STOPNIA

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie. Sterowanie ciągłe. Teoria sterowania układów jednowymiarowych

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 5

Równania różniczkowe zwyczajne zadania z odpowiedziami

jest rozwiązaniem równania jednorodnego oraz dla pewnego to jest toŝsamościowo równe zeru.

Technika regulacji automatycznej

Rys. 1 Otwarty układ regulacji

6. STABILNOŚĆ UKŁADÓW DYNAMICZNYCH

2.2. Metoda przez zmianę strumienia magnetycznego Φ Metoda przez zmianę napięcia twornika Układ Ward-Leonarda

ANALIZA MATEMATYCZNA Z ELEMENTAMI STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ

Równania różniczkowe liniowe wyższych rzędów o stałych współcz

Inżynieria Systemów Dynamicznych (5)

1 Równania różniczkowe drugiego rzędu

Podstawy Automatyki. Wykład 2 - matematyczne modelowanie układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Równania różniczkowe. Notatki z wykładu.

Podstawy Automatyki. wykład 1 ( ) mgr inż. Łukasz Dworzak. Politechnika Wrocławska. Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji (I-24)

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE ZWYCZAJNE zadania z odpowiedziami

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

LINIOWE UKŁADY DYSKRETNE

Równania poziom podstawowy (opracowanie: Mirosława Gałdyś na bazie = Rozwiąż układ równań: (( + 1 ( + 2 = = 1

Wykład z równań różnicowych

= i Ponieważ pierwiastkami stopnia 3 z 1 są (jak łatwo wyliczyć) liczby 1, 1+i 3

Całkowanie numeryczne

Transkrypt:

KRYTERIA ALEBRAICZNE STABILNOŚCI UKŁADÓW LINIOWYCH Zadie 1 Problem: Zbadać stabilność układu zamkniętego przedstawionego na schemacie według kryterium Hurwitza. 1 (s) (s) Rys 1. Schemat układu regulacji otwartego ma postać : otwartego powstała z wymnożenia trsmitcji w bloczkach o () s s( 4 + s)( s zamkniętego ma postać: o () s z () s () 1 + o () s zamkniętego ma postać () ponieważ jest to układ ze z () s s( 4 + s)( s + sztywnym sprzężeniem zwrotnym Równie charakterystyczne układu zamkniętego ma postać: s(4+s)(s+1)+ (4s+s )(s+1)+ 8s +4s+s 3 +s + s 3 +9s +4s+ (4) Współczynniki wielomiu : a, a 1 4, a 9, a 3 Liczymy stabilność układu: 1)warunek konieczny-wszystkie współczynniki wielomiu dodatnie. W równiu (4) wszystkie )warunek wystarczający-wyznaczniki Hurwitza i jego podwyznaczniki mają wartości większe od zera. Stopień wielomiu n3 Zgodnie z tabelą wyznacznik Hurwitza ma postać: 1 a a3 n 3 1 a a1 a a n 5 4 3 a

3 9 4 9 ( 9 4 + 9 + ) ( 4 + 9 9 + ) 1 7 144 > () Podwyznacznik drugiego rzędu: a a3 9 9 4 3 _1 4 > (7) a a1 4 Podwyznacznik pierwszego rzędu: 1 a 9> (8) Drugi warunek Hurwitza jest spełniony, a zatem układ zamknięty jest stabilny. Wyznacznik powstał przez wydzielenie podwyznacznika z 3 9 3 4 9 Zadie Problem: Zbadać stabilność układu regulacji przedstawionego na schemacie stosując kryterium Hurwitza. Sprawdzić stabilność układu otwartego i zamkniętego. 1 (s) (s) Rys.1.Schemat układu regulacji Trsmitcje poszczególnych elementów: 5 1() s s + 4 () s 5 s + () otwartego: () s s + 4 5s + ( )( ) otwartego powstała po wymnożeniu trsmitcji w bloczkach czyli wzorów i ()

Równie charakterystyczne dla układu otwartego: (s+4)(5s+) (4) 5s +s+8 Współczynniki wielomiu: a 5, a 1, a 8 Równie (4) powstaje poprzez przyrównie miownika trsmitcji do zera Liczymy stabilność układu otwartego: 1)warunek konieczny-wszystkie współczynniki wielomiu dodatnie. W równiu (4) wszystkie )warunek wystarczający-wyznaczniki Hurwitza i jego podwyznaczniki mają wartości większe od zera. Stopień wielomiu n Zgodnie z tabelą wyznacznik n i ma postać: Określamy wyznacznik Hurwitza i jego podwyznacznik () 1 a1 a 5 17 > 3 8 a Podwyznacznik pierwszego stopnia: a n a () 1 1 1 > Drugi warunek Hurwitza jest spełniony ponieważ wyznaczniki i () są dodatnie, a zatem układ otwarty jest stabilny. Badamy układ zamknięty: zamkniętego wynosi: 1() s () s () s z () s (7) 1 Po podstawieniu wzorów i () do wzoru (7) i wymnożeniu otrzymujemy: 5s z () s (8) 5s + s + 8 Równie charakterystyczne dla układu zamkniętego ma postać: zamkniętego ma wzór (7) ponieważ układ jest ze sprzężeniem zwrotnym 5s +s+8 (9) Współczynniki wielomiu: a 5,a 1,a 8 Liczymy stabilność układu zamkniętego: 1)warunek konieczny-wszystkie współczynniki wielomiu dodatnie. W równiu (9) wszystkie )warunek wystarczający-wyznaczniki Hurwitza i jego podwyznaczniki mają wartości większe od zera. Stopień wielomiu n

Zgodnie z tabelą wyznaczników obliczamy wyznacznik Hurwitza i jego podwyznacznik 1 : Podwyznacznik pierwszego stopnia: a n a 1 1 1 > Wyznacznik drugiego stopnia: 1 a1 a 3 a 8 5 1 > 5 8 (11) Podwyznacznik pierwszego stopnia powstał z wydzielenia z wyznacznika Hurwitza : 5 8 Drugi warunek Hurwitza jest spełniony. Wszystkie wyznaczniki, (11) są większe od zera więc układ zamknięty także jest stabilny. Zadie 3 Problem: Układ regulacji składa się z obiektu regulacji opisego równiem różniczkowym: dy T o + y k x dt oraz, regulatora opisego równiem różniczkowym: dx de T 1 + x T dt dt y zad (t) + e(t) R OR - Rys.1. Schemat blokowy układu Zbadać stabilność układu zamkniętego. De: T o [s], T 1 [s], T 1 [s], k 5, k 3, przyjmując zerowe warunki początkowe. Wyznaczamy trsmitcje operatorową obiektu: dy + y 5 x dt s Y ( s) + Y ( s) 5 Trsformatę operatorowa obiektu można wyznaczyć przez wyznaczenie trsformaty Laplace a. (s) Y ( s)

(s) Y ( s) 5 s Wyznaczamy trsmitcje operatorową regulatora: dx de + x 1 dt dt s X (s) +X(s) 1 E(s) 1s H(s) E( s) s Trsmitcja operatorowa układu otwartego: 5 1s o (s) (s) H(s) s s 5s o (s) (s (s () Trsformatę operatorowa regulatora można wyznaczyć przez wyznaczenie trsformaty Laplace a. Trsformatę operatorową układu otwartego powstała z wymnożenia (s) (s) * H(s) Wyznaczamy równie charakterystyczne układu: 5s 1+ (4) (s (s Równie charakterystyczne to można obliczyć stosując wzór : 1+ o (s) (s+1)(s+1) + 5s 4s + s + s +1 + 5s 4s + 7s 54 s 1 1,785 s, 15 Aby wyznaczyć równie charakterystyczne układu należy przyrównać do zera miownik i wyliczyć pierwiastki. Obliczamy oraz pierwiastki s 1,s na podstawie wzorów b 4 a c b ± s 1, W tym przypadku widać bezpośrednio, że układ zamknięty jest stabilny, ponieważ a oba pierwiastki istnieją i mają wartości rzeczywiste mniejsze od zera s 1, <.