PodstawyAutomatyki c, Automatyka i robotyka

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
1. Obliczanie transmitancji zastępczej
układu
Zadanie 1.1
Oblicz transmitancję zastępczą układu z rysunku.
G1
=
s
2
2
s
2
8
s
6
G2
=
4
s
2
4s
G3
=
s
2
3s2
s
3
Obliczanie transmitancji zastępczej polega na kolejnym upraszczaniu schematu stosując
odpowiednie wzory. W tym przykładzie jedyną możliwością jest policzenie transmitancji zastępczej
sprzężenia zwrotnego obejmującego transmitancję G2. Nowy obiekt (zaznaczony na rysunku)
nazwany zostanie G4.
Wówczas schemat można przerysować w postaci:
a transmitancja G4 jest dana wzorem:
G4
=
G2
G2
1
podstawiając wartości otrzymuje się:
4
s
2
4s
1
4
s
2
4s
4
s
2
4s
1
4
s
2
4s
4
s
2
4s
⋅
s
2
4s

1
4
G4
=
=
s
2
4s
=
s
2
4s

⋅
s
2
4s
=
4

s
2
4s4
=
4
s
2
4s4
=
4

s
2
2
Po obliczeniu transmitancji G4 można jedynie obliczyć połączenie szeregowe transmitancji G1, G4
i G3. Co oznaczono na rysunku.

s
2
4s
Wówczas schemat można przerysować w postaci:
Transmitancję G5 oblicza się ze wzoru:
G5
=
G1

G4

G3
i po podstawieniu wartości otrzymuje się:
G5
=
s
2
2
s
2
8
s
6

4

s
2
2

s
2
3s2
s
3
=
s
2
2
s
2
4
s
3

4

s
2
2


s

1

s

2

s
3
=
2
s
1
s
3

4

s
2
2


s
1
s
2
s
3
=
1
2
s
1
s
3

4

s
2


s
1
s
2
s
3
=
=
1
2
s
3

4

s
2


s
2
s
3
=
1
2
s
3
⋅4⋅
1
s
3
=
1

s
3
⋅2⋅
1
s
3
=
2

s
3
2
Pozostało policzyć transmitancję zastępczą dodatniego sprzężenia zwrotnego co zobrazowano na
rysunku.
Wówczas schemat można narysować jako pojedynczą transmitancję, co pokazano na poniższym
rysunku.
Transmitancję G6 oblicza się ze wzoru:
G6
=
G5
1−
G5
Po podstawieniu wartości otrzymuje się:
2

s
3
2
1−
2

s
3
2
2

s
3
2
1−
2

s
3
2
2

s
3
2
⋅
s
3
2

1−
2
G6
=
=


s
3
2

s
3
2
=

⋅
s
3
2
=
2

s
3
2

2

s
3
2
⋅
s
3
2
=

s
3
2

s
2
6s9−2
=
2
s
2
6s7
i otrzymano transmitancję zastępczą całego układu.
=
s
2
=
2
Zadanie 1.2
Oblicz transmitancję zastępczą układu z rysunku.
G1
=
s
2

s
s
2
5s6
G2
=
9

s
3
2
G3
=
s
2
8s12
3s3
W tym przykładzie (podobnie jak w zadaniu 1) jedyną możliwością jest policzenie transmitancji
zastępczej dodatniego sprzężenia zwrotnego obejmującego transmitancję G2. Nowy obiekt
(zaznaczony na rysunku) nazwany zostanie G4.
Wówczas schemat można przerysować w postaci:
a transmitancja G4 jest dana wzorem:
G4
=
G2
1−
G2
podstawiając wartości otrzymuje się:
9

s
3
2
1−
9

s
3
2
9

s
3
2
1−
9

s
3
2
9

s
3
2
⋅
s
3
2

1−
9
G4
=
=

s
3
2
=

⋅
s
3
2
=
9


s
3
2
−9

=

s
3
2

s
2
6s9−9

=
9
s
2
6s
Po obliczeniu transmitancji G4 można jedynie obliczyć połączenie szeregowe transmitancji G1, G4
i G3. Co oznaczono na rysunku.


s
3
2
=
9
Wówczas schemat można przerysować w postaci:
Transmitancję G5 oblicza się ze wzoru:
G5
=
G1

G4

G3
i po podstawieniu wartości otrzymuje się:
G5
=
s
2

s
s
2
5s6

9
s
2
6s

s
2
8s12
3s3
=
s

s
1

s
2
s
3

9
s

s
6


s
2
s
6
3
s
1
=

s
2
s
3

9
s

s
6


s
2
s
6
3
=
s

s
3

9
s

s
6


s
6
3
=
s

s
3

9
s

1
3
=
1

s
3
⋅9⋅
1
3
=
=
3

s
3
Pozostało policzyć transmitancję zastępczą ujemnego sprzężenia zwrotnego co zobrazowano na
rysunku.
Wówczas schemat można narysować jako pojedynczą transmitancję, co pokazano na poniższym
rysunku.
Transmitancję G6 oblicza się ze wzoru:
G6
=
G5
G5
1
Po podstawieniu wartości otrzymuje się:
3
s
3
3
s
3
⋅
s
3

3
G6
=
=

⋅
s
3
=
3

3

3
s
3
=
3
s
6
s
3
1
s
3
1
s
3
⋅
s
3
s
3
i otrzymano transmitancję zastępczą całego układu.
=
s
3
=
3
2. Obliczanie odpowiedzi impulsowych i
skokowych transmitancji
Zadanie 2.1
Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową obiektu o transmitancji
G

s
=
2
s
2
Zadanie polega na obliczeniu wzoru w postaci rzeczywistej (gdzie dziedziną jest czas) sygnału
wyjściowego y(t) gdy na wejście podano sygnał wejściowy w postaci delty Dirac'a (impuls). Czyli
u

t
=
t

. Obliczenia są wykonywane w dziedzinie liczb zespolonych (po transformacji
Laplace'a). Sygnał wejściowy u(t) należy przetransformować do postaci zespolonej, czyli:
u

t
=
t


U

s
=1
Badany układ można przedstawić graficznie:
Z definicji transmitancji wiemy, że:
G

s
=
Y

s

U

s

Przekształcając powyższy wzór otrzymuje się wzór na sygnał wyjściowy Y(s) w postaci zespolonej.
Y

s
=
G

s
⋅
U

s

By obliczyć sygnał Y(s) potrzeba:
–wartości transmitancji (dane w zadaniu)
–wartości sygnału sterującego U(s) w postaci zespolonej (obliczone wcześniej)
Podstawiając do wzoru te wartości otrzymuje się:
Y

s
=
2
s

a

e

a t
Przekształcając wzór na Y(s) otrzymano (liczbę stałą można wyłączyć przed transformatę –
analogicznie jak przy liczeniu np. pochodnej):
Y

s
=2⋅
1
s
2
1
Korzystając ze wzoru
s

a

e

a t
otrzymuje się ostatecznie:
y

t
=2
e
−2
t
By naszkicować wykres funkcji y(t) zastosowano pakiet Matlab/Simulink. Przebieg sygnału
wyjściowego przedstawiono na poniższym rysunku.
s
2
⋅1=
2
s
2
Wyrażenie powyższe to wzór SYGNAŁU WYJŚCIOWEGO (który jest taki sam jak dana
transmitancja) w postaci zespolonej. Sygnał ten należy przetransformować do postaci rzeczywistej,
korzystając z tabeli z wykładu. Najbardziej podobnym wzorem jakiego należy użyć jest wzór:
1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • tlumiki.pev.pl