CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE PODSTAWOWYCH CZŁONÓW LINIOWYCH UKŁADÓW AUTOMATYKI

Podobne dokumenty
CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

Podstawowe człony dynamiczne

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

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

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

FILTRY FILTR. - dziedzina pracy filtru = { t, f, ω } Filtr przekształca w sposób poŝądany sygnał wejściowy w sygnał wyjściowy: Filtr: x( ) => y( ).

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA im. Jarosława Dąbrowskiego ZAKŁAD AWIONIKI I UZBROJENIA LOTNICZEGO

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra InŜynierii Systemów Sterowania Podstawy Automatyki

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Ćwiczenie nr 6 Charakterystyki częstotliwościowe

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Charakterystyki czasowe i częstotliwościowe układów automatyki. Podczas ćwiczenia poruszane będą następujące zagadnienia:

Zastosowania programowalnych układów analogowych isppac

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

LABORATORIUM MODELOWANIA I SYMULACJI. Ćwiczenie 5

Procedura modelowania matematycznego

A4: Filtry aktywne rzędu II i IV

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - Charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

n k n k ( ) k ) P r s r s m n m n r s r s x y x y M. Przybycień Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

LABORATORIUM MODELOWANIA I SYMULACJI. Ćwiczenie 3 MODELOWANIE SYSTEMÓW DYNAMICZNYCH METODY OPISU MODELI UKŁADÓW

Znajdowanie pozostałych pierwiastków liczby zespolonej, gdy znany jest jeden pierwiastek

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

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

Wyższe momenty zmiennej losowej

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

Twierdzenia o funkcjach ciągłych

UKŁADY JEDNOWYMIAROWE. Część II UKŁADY LINIOWE Z OPÓŹNIENIEM

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

Transmitancja operatorowa członu automatyki (jakiego??) jest dana wzorem:

Ćwiczenia rachunkowe TEST ZGODNOŚCI χ 2 PEARSONA ROZKŁAD GAUSSA

Inżynieria Systemów Dynamicznych (3)

POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA w Kielcach WYDZIAŁ MECHATRONIKI I BUDOWY MASZYN ZAKŁAD MECHATRONIKI LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI INSTRUKCJA

Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych

FILTRY O TŁUMIENIU KRYTYCZNYM

tek zauważmy, że podobnie jak w dziedzinie rzeczywistej wprowadzamy dla funkcji zespolonych zmiennej rzeczywistej pochodne wyższych rze

APROKSYMACJA I INTERPOLACJA. funkcja f jest zbyt skomplikowana; użycie f w dalszej analizie problemu jest trudne

Korekcja układów regulacji

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

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

Analiza I.1, zima wzorcowe rozwiązania

Błędy kwantyzacji, zakres dynamiki przetwornika A/C

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

PODSTAWY AUTOMATYKI. Analiza w dziedzinie czasu i częstotliwości dla elementarnych obiektów automatyki.

Sygnały pojęcie i klasyfikacja, metody opisu.

TERAZ O SYGNAŁACH. Przebieg i widmo Zniekształcenia sygnałów okresowych Miary sygnałów Zasady cyfryzacji sygnałów analogowych

PRZEMYSŁOWE UKŁADY STEROWANIA PID. Wykład 5 i 6. Michał Grochowski, dr inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

O pewnych zastosowaniach rachunku różniczkowego funkcji dwóch zmiennych w ekonomii

PRZETWORNIKI C/A 1. STRUKTURA PRZETWORNIKA C/A

f = 2 śr MODULACJE

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE UKŁADÓW DYNAMICZNYCH

Opis matematyczny. Równanie modulatora. Charakterystyka statyczna. Po wprowadzeniu niewielkich odchyłek od ustalonego punktu pracy. dla 0 v c.

Geometrycznie o liczbach

5. CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

CAŁKA NIEOZNACZONA. F (x) = f(x) dx.

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1A, zima 2012/13. Ciągi.

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

7 Liczby zespolone. 7.1 Działania na liczbach zespolonych. Liczby zespolone to liczby postaci. z = a + bi,

Automatyka i robotyka

Dwumian Newtona. Agnieszka Dąbrowska i Maciej Nieszporski 8 stycznia 2011

Interpolacja, aproksymacja całkowanie. Interpolacja Krzywa przechodzi przez punkty kontrolne

TRANSMITANCJA WIDMOWA, CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE I WYZNACZANIE ODPOWIEDZI USTALONYCH NA WYMUSZENIE HARMONICZNE

Laboratorium z podstaw automatyki

OBWODY LINIOWE PRĄDU STAŁEGO

Laboratorium Półprzewodniki Dielektryki Magnetyki Ćwiczenie nr 8

1 Dana jest funkcja logiczna f(x 3, x 2, x 1, x 0 )= (1, 3, 5, 7, 12, 13, 15 (4, 6, 9))*.

Sterowanie Serwonapędów Maszyn i Robotów

(u) y(i) f 1. (u) H(z -1 )

Analiza właściwości filtra selektywnego

POMIAR WARTOŚCI SKUTECZNEJ NAPIĘĆ OKRESOWO ZMIENNYCH METODĄ ANALOGOWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁU

Temat ćwiczenia: POMIARY W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH PRĄDU STAŁEGO. A Lp. U[V] I[mA] R 0 [ ] P 0 [mw] R 0 [ ] 1. U 0 AB= I Z =

7. OBLICZENIA WIELKOŚCI ZWARCIOWYCH ZA POMOCĄ KOMPUTERÓW

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Filtracja. Krzysztof Patan

analogowego regulatora PID doboru jego nastaw i przetransformowanie go na cyfrowy regulator PID, postępując według następujących podpunktów:

Ćwiczenia nr 5. TEMATYKA: Regresja liniowa dla prostej i płaszczyzny

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

LICZBY, RÓWNANIA, NIERÓWNOŚCI; DOWÓD INDUKCYJNY

A-4. Filtry aktywne rzędu II i IV

R w =

Technika regulacji automatycznej

DYSKRETNE PRZEKSZTAŁCENIE FOURIERA C.D.

A-2. Filtry bierne. wersja

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

Zaliczenie wykładu Technika Analogowa Przykładowe pytania (czas zaliczenia minut, liczba pytań 6 8)

Techniczne Aspekty Zapewnienia Jakości

Rozkład Poissona. I. Cel ćwiczenia. Obowiązujący zakres materiału. Podstawy teoretyczne. Opracował: Roman Szatanik

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Transkrypt:

CHARAKERYSYKI CZĘSOLIWOŚCIOWE PODSAWOWYCH CZŁONÓW LINIOWYCH UKŁADÓW AUOMAYKI Do podstawowych form opisu dyamii elemetów automatyi (oprócz rówań różiczowych zaliczamy trasmitację operatorową s oraz trasmitację widmową j. Związe pomiędzy tymi trasmitacjami wyraża się wzorem: l bl ( j Y ( j l = 0 K ( j = K ( s = = = s > j U ( j i a ( j m i = 0 i K ( j e jφ ( ( wierdzeie o przechodzeiu sygału siusoidalego przez uład liiowy. Jeżeli a wejście uładu liiowego podamy sygał siusoidaly (u(t=asiwt, to a wyjściu, w staie ustaloym (przy założeiu że sładowa swoboda y s rówa się zero, otrzymamy taże sygał siusoidaly o amplitudzie B= A j i przesuięciu fazowym f. rasmitację widmową moża przedstawić taże w postaci: K ( j = Re{ K ( j } + j Im{ K ( j }, ( gdzie: j moduł trasmitacji widmowej (stosue amplitud sygału wyjściowego do sygału wejściowego, Re{jw} część rzeczywista jw, Im{jw} część urojoa jw, Im{ j } ϕ( = ar ctg argumet trasmitacji widmowej (przesuięcie Re{ j } fazowe pomiędzy sygałem wyjściowym i wejściowym. Zależość trasmitacji widmowej K jφ ( j = j e od częstotliwości przedstawia się a płaszczyźie Gaussa i azywa się charaterystyą amplitudowo-fazową. Charaterystyi amplitudowe i fazowe przedstawia się często jao charaterystyi logarytmicze Bodego (w logarytmiczej sali częstotliwości: M ( = 0log 0 j [db] (3 φ( = arg[ j ]. Zaleta tego sposobu przedstawiaia charaterysty częstotliwościowych wyia z właściwości fucji logarytmiczej:

- w sali logarytmiczej zmiaa o 0 c (c liczba całowita jest proporcjoala do c, - logarytm iloczyu jest rówy sumie logarytmów, a logarytm ilorazu różicy logarytmów: KK log K 3 = log K + log K log K. (4 Pozwala to przedstawić charaterystyi (modułu i fazy złożoego uładu automatyi za pomocą sumy charaterysty człoów podstawowych. 3 Esperymetale zdejmowaie charaterysty amplitudowo-fazowych. W celu oreśleia charaterystyi amplitudowo-fazowej zmieiamy częstotliwość sygału siusoidalego wejściowego w, w w 3... i oreślamy parametry K ( j oraz ϕ (. Im {j} x(t=xsit j y(t=x j si(t+ϕ = -ϕ( =0 Re {j} j Rys.. Esperymetale oreślaie charaterystyi częstotliwościowej W wprowadzeiu do ćwiczeia zostaą omówioe charaterystyi częstotliwościowe wybraych podstawowych człoów automatyi. I. Czło iercyjy I-rzędu rasmitacja operatorowa opisaa jest wzorem: s = s+ (I. rasmitacja widmowa człou iercyjego pierwszego rzędu: j = s s= j = (I. j+ Przedstawioa w postaci modułu i fazy:

K ( j jϕ ( j ar ctg = K ( j e = e. (I.3 ( Wyres charaterystyi amplitudowo-fazowej człou iercyjego pierwszego rzędu przedstawioo a rys. I.. + Im {j} = =0 Re {j} -j = Rys. I.. Charaterystya amplitudowo-fazowa człou iercyjego pierwszego rzędu Rys. I.. Charaterystyi Nyquista człou iercyjego pierwszego rzędu Na rys. I. przedstawioo charaterystyi Nyquista uładu iercyjego I-rzędu dla trzech różych stałych czasowych: =0,; =; 3=5. Ja moża zauważyć z wyresów rzywe te porywają się (przy tym samym wzmocieiu =. Oczywiście put 0,5 j0,5 a wyresach uzysuje się dla różych pulsacji (odpowiedio: 0, i 0,5. Dlatego dogodiej jest orzystać z charaterysty Bode. Logarytmicza charaterystya amplitudowa ma postać:

M ( = 0log 0log ( +, (I.4 a charaterystya fazowa: Φ ( = ar ctg(. (I.5 Rys. I.3. Logarytmicze charaterystyi amplitudy i fazy człou iercyjego pierwszego rzędu Na wyresie I.3 przedstawioo logarytmicze charaterystyi amplitudy i fazy, wyzaczoe dla: =, oraz =0,; =; 3=5.. Wyres M(w moża przedstawić w postaci przybliżoej, zastępując rzywą (I.4 za pomocą wyrażeia (I.6: 0log dla < M ( = (I.6 0log 0log dla >, bowiem dla małych częstotliwości (w<< wyrażeie 0log ( + = 0. Charaterystya (I.6 osi azwę logarytmiczej asymptotyczej charaterystyi amplitudowej i słada się z dwóch odciów prostych. W tym przypadu ajwięsza różica pomiędzy charaterystyą logarytmiczą, a jej przybliżeiem występuje dla pulsacji i wyosi: = 0log (0 log 0log ( + = 0log = 3dB. (I.7

II. Czło oscylacyjy rasmitacja operatorowa przedstawia się astępująco: s =. (II. s + ξ s+ rasmitacja widmowa człou oscylacyjego: j =. (II. + jξ Przedstawioa w postaci modułu i fazy: ξ jarctg( = e ( + (ξ K ( j. (II.3 Logarytmicza charaterystya amplitudy człou oscylacyjego jest rówa: M + ( = 0log j = 0log + 0log( 0log ( (ξ Logarytmicza charaterystya fazy:. (II.4 ξ Φ( = arctg. (II.5 Rys. II.. Charaterystyi amplitudowo-fazowe człou oscylacyjego (Bode i Nyquista

Na rys. II. przedstawioo charaterystyi wyzaczoe dla: =, oraz - x=0,5; x=0,5; x3=0,85 przy w =4 - w =, w =4; w 3 =8 przy x=0,5. Na podstawie aalizy wzoru II. moża oreślić warui potrzebe do wyzaczeia parametrów w i x. Parametr w wyzaczamy z waruu arg{jw a =-. Wtedy w =w a. Natomiast parametr x wyzaczamy dla waruu arg{jw b =-. Wtedy ξ 4 b =. b III. Czło różiczujący rzeczywisty rasmitacja operatorowa rzeczywistego człou różiczującego: s K ( s =. (III. s + rasmitacja widmowa rzeczywistego człou różiczującego: j ( ar ctg K ( j = e. (III. ( + Rys. III.. Charaterystya amplitudowo-fazowa rzeczywistego człou różiczującego

Na rys. III. przedstawioo charaterystyi amplitudowo-fazowe człou różiczującego dla trzech różych stałych czasowych: =0,; =0,5; 3=. Logarytmicza charaterystya amplitudy rzeczywistego człou różiczującego jest rówa: M ( = 0log j = 0log + 0log 0log ( +. (III.3 Logarytmicza charaterystya fazy: Φ ( = ar ctg. (III.4 Rys. III.. Charaterystyi logarytmicze rzeczywistego człou różiczującego Charaterystyi logarytmicze amplitudy i fazy, wyzaczoe dla: =0,; =0,5; 3= przedstawioo a rys. III..