background image

1.   Obliczanie   transmitancji   zastępczej 
układu

Zadanie 1.1

Oblicz transmitancję zastępczą układu z rysunku.

G1=

s2

s

2

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:

G4=

4

s

2

4s

1

4

s

2

4s

=

4

s

2

4s

1

4

s

2

4s

s

2

4s

s

2

4s

=

4

s

2

4s

⋅

s

2

4s 

1

4

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.

background image

Wówczas schemat można przerysować w postaci:

Transmitancję G5 oblicza się ze wzoru:

G5=G1G4G3

i po podstawieniu wartości otrzymuje się:

G5=

s2

s

2

s6

4

s2

2

s

2

3s2

s3

=

s2

2 s

2

s3

4

s2

2

s1s2

s3

=

=

s2

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:

G6=

2

s3

2

1−

2

s3

2

=

2

s3

2

1−

2

s3

2

s3

2

s3

2

=

2

s3

2

⋅

s3

2

1−

2

s3

2

⋅

s3

2

=

2

s3

2

2

s3

2

⋅

s3

2

=

=

2

s

2

6s9−2

=

2

s

2

6s7

i otrzymano transmitancję zastępczą całego układu.

background image

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:

G4=

9

s3

2

1−

9

s3

2

=

9

s3

2

1−

9

s3

2

s3

2

s3

2

=

9

s3

2

⋅

s3

2

1−

9

s3

2

⋅

s3

2

=

9

s3

2

9

=

=

9

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.

background image

Wówczas schemat można przerysować w postaci:

Transmitancję G5 oblicza się ze wzoru:

G5=G1G4G3

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6

s2s6

3 s1

=

=

s

s2 s3

9

 s6

s2s6

3

=

s

s3

9

 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:

G6=

3

s3

3

s3

1

=

3

s3

⋅

s3

3

s3

1

⋅

s3

=

3

3

s3

⋅

s3 s3

=

3

3s3

=

3

s6

i otrzymano transmitancję zastępczą całego układu.

background image

2. Obliczanie odpowiedzi impulsowych i 
skokowych transmitancji

Zadanie 2.1

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową obiektu o transmitancji

G =

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 

t= t .   Obliczenia   są   wykonywane   w   dziedzinie   liczb   zespolonych   (po   transformacji 

Laplace'a). Sygnał wejściowy u(t) należy przetransformować do postaci zespolonej, czyli:

t= t →   s=1

Badany układ można przedstawić graficznie:

Z definicji transmitancji wiemy, że:

G =

 

 

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

s=G 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:

s=

2

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

sa

e

a t

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

s=2⋅

1

s2

Korzystając ze wzoru 

1

sa

e

a t

otrzymuje się ostatecznie:

t=2 e

t

By   naszkicować   wykres   funkcji   y(t)   zastosowano   pakiet   Matlab/Simulink.   Przebieg   sygnału 
wyjściowego przedstawiono na poniższym rysunku. 

background image

Zadanie 2.2

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową obiektu o transmitancji

G =

2s

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 

t= t .   Obliczenia   są   wykonywane   w   dziedzinie   liczb   zespolonych   (po   transformacji 

Laplace'a). Sygnał wejściowy u(t) należy przetransformować do postaci zespolonej, czyli:

t= t →   s=1

Badany układ można przedstawić graficznie:

Z definicji transmitancji wiemy, że:

G =

 

 

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

s=G 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:

s=

2s

s

2

s2

1=

2s

s

2

s2

=

2s

s1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. W tym przykładzie okazuje się, że w tabeli nie podano wzoru, z 
którego można skorzystać w łatwy sposób jak w poprzednim zadaniu. W tym przypadku należy 
rozłożyć ułamek na ułamki zwykłe, tzn. przedstawić ułamek w postaci poniższego schematu:

=

2s

s1s2

=

A

s1

B

s2

background image

W tym  przypadku,  należy obliczyć  wartości  liczb  A  i  B. Jeżeli  zostanie  to wykonane, ułamek 

2s

s1s2

zostanie   rozłożony   na   ułamki   proste   (czyli   takie,   których   nie   da   się   bardziej 

rozłożyć).

Obliczanie współczynników A i B.

2s

s1s2

=

A

s1

B

s2

=

dodaje się do siebie wszystkie ułamki proste (sprowadzając je 

wcześniej do wspólnego mianownika) i otrzymuje się:

A s2

s1s2

B s1

s1 s2

=

pisząc je na jednej kresce ułamkowej otrzymuje się:

A s2 s1

s1 s2

=

wykonuje się działania w nawiasach w liczniku:

As2ABsB

s1 s2

= grupuje się wyrażenia w liczniku ze względu na zmienną 's'

 AB2AB

s1s2

=

i porównuje się wynik z wyjściowym wzorem na Y(s)

s=

2s

s1s2

=

 A B 2AB

s1 s2

Należy   teraz   porównać   ułamki.   Mianowniki   tych 

ułamków   są   takie   same   (ponieważ   wcześniej   rozłożono   ułamek   złożony   na   ułamki   proste 
korzystając z danych w mianowniku) czyli należy porównać ze sobą liczniki. W licznikach znajdują 
się   po   obu   stronach   znaku   równości   wielomiany   ze   względu   na   zmienną   's'.   Porównując   te 
wielomiany otrzymuje się ('trzy' kreseczki zamiast znaku równości oznaczają tożsamość):

2s≡ AB2AB

By porównać wielomiany ze sobą porównuje się ich współczynniki stojące przy odpowiednich 
potęgach zmiennej zespolonej 's', otrzymuje się układ równań ('-2' stoi w lewym wielomianie przy 
zmiennej 's' w potędze 1, '(A+B)' stoi w prawym wielomianie przy zmiennej 's'; '0' jest wyrazem 
wolnym lewego wielomianu, '(2A+B)' jest wyrazem wolnym prawego wielomianu):

{

A B=−2

2AB=0

Należy rozwiązać ten układ równań. Po rozwiązaniu otrzyma się wartości zmiennych A i B.

Rozwiązywanie układu równań dwu niewiadomych metodą wyznaczników

{

A B=−2
2AB=0

Wyznacznik główny jest równy:

=

1 1
2 1

=

1⋅1−2⋅1=−1

Wyznaczniki pomocnicze (zmiennych)

W

A

=

2 1

0

1

=−

2⋅1−0⋅1=−2

W

B

=

1 −2

2

0

=

1⋅0−−2⋅2=4

Zmienne są równe

background image

A=

W

A

W

B=

W

B

W

czyli po podstawieniu

A=

2

1

=

2

B=

4

1

=−

4

Podstawiając obliczone zmienne B do wzoru na sygnał  =

A

s1

B

s2

otrzymuje się:

s=

2

s1

4

s2

Teraz można zastosować tabelę by policzyć sygnał w postaci rzeczywistej (czyli y(t)). Najbardziej 
podobnym wzorem jakiego należy użyć jest wzór:

1

sa

e

a t

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

s=2⋅

1

s1

4⋅

1

s2

Korzystając ze wzoru 

1

sa

e

a t

otrzymuje się ostatecznie:

t=2 e

t

e

t

By   naszkicować   wykres   funkcji   y(t)   zastosowano   pakiet   Matlab/Simulink.   Przebieg   sygnału 
wyjściowego przedstawiono na poniższym rysunku. 

Zadanie 2.3

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową obiektu o transmitancji

G =

s

s

2

s6

W tym zadaniu pominięto w większości opisy słowne, które znajdują się w zadaniach 2.1 oraz 2.2. 
Zawarto obliczenia z wynikami. 

background image

Z treści zadania wynika, że należy obliczyć odpowiedź impulsową. Oznacza to, że sterowanie jest 
równe:

t= t , przekształcając to równanie stosując transformatę Laplace'a otrzymuje się:

 s=1

W   celu   obliczenia   sygnału   wyjściowego   y(t)   należy   najpierw   obliczyć   ten   sygnał   w   postaci 
zespolonej Y(s) stosując wzór:

s=G s⋅ s

Po podstawieniu otrzymuje się wyrażenie na sygnał wyjściowy w postaci zespolonej:

s=

s

s

2

s6

1=

s

s

2

s6

Otrzymane wyrażenie należy przekształcić, by móc skorzystać z tabeli transformat (z wykładu). 

s=

s

s

2

s6

=

s

s2 s3

Otrzymano ułamek złożony. Należy rozłożyć ten ułamek na ułamki proste o mianownikach (s+2) 
oraz (s+3). Stosując to rozumowania jak w zadaniu 2.2 

s=

s

s2 s3

=

A

s2

B

s3

Stosując to rozumowania jak w zadaniu 2.2 oblicz się współczynniki A i B.

s=

s

s2 s3

=

A

s2

B

s3

=

A s3

s2 s3

 s2

s2s3

=

A s3s2

s2 s3

=

=

As3ABs2B

s2 s3

=

 AB3A2B

s2s3

Porównując ułamki

s=

s

s2 s3

=

 AB 3A2B

s2s3

porównuje się wielomiany z liczników

s AB3A2B

Wielomiany   są   sobie   równe   wtedy   i   tylko   wtedy   gdy   ich   współczynniki   przy   odpowiednich 
potęgach są równe. Po porównaniu współczynników wielomianów otrzymuje się układ równań:

{

AB=1

3A2B=0

Rozwiązując układ równań dowolną metodą (tu metodą wyznaczników):

=

1 1

3 2

=

1⋅2−1⋅3=−1

W

A

=

1 1
0 2

=

1⋅2−1⋅0=2

W

B

=

1 1
3 0

=

1⋅0−1⋅3=−3

{

A=

W

A

W

=−

2

B=

W

B

W

=

3

Podstawiając te wartości do wyrażenia na sygnał w postaci zespolonej otrzymuje się:

s=

A

s2

B

s3

=

2

s2

3

s3

=−

2⋅

1

s2

3⋅

1

s3

Przekształcając  wyrażenie Y(s) w postaci  zespolonej  na  postać  y(t)  rzeczywistą  korzystając  ze 
wzoru:

background image

1

sa

e

a t

otrzymuje się:

t=−2 e

t

e

t

Zadanie 2.4

Oblicz i narysuj odpowiedź skokową obiektu o danej transmitancji:

G =

3

s2

Schemat zadania jest podobny jak w zadaniach w których oblicza się odpowiedz impulsowe. Z 
tematu zadania wiadomo, że należy obliczyć odpowiedź skokową. Oznacza to, że sygnał sterujący 
u(t) jest równy skokowi jednostkowemu czyli:

t=1 t

Wyrażenie to należy przekształcić do postaci zespolonej korzystając z tabeli transformat (ponieważ 
wszystkie obliczenia wykonuje się w przestrzeni zespolonej), otrzymuje się:

 s=

1

s

Dalsze  postępowanie jest identyczne  jak w zadaniach,  w których  należało obliczyć  odpowiedź 
impulsową. Korzystając ze wzoru na sygnał w postaci zespolonej, otrzymuje się:

s=G s⋅

Podstawiając wartości, otrzymuje się:

s=

3

s2

1

s

=

3

 s2

W zadaniach, gdzie należy obliczyć odpowiedź skokową prawie zawsze należy rozłożyć ułamek 
złożony na ułamki proste, co należy uczynić i w tym przypadku (mianowniki ułamków prostych 
mają postać (s) oraz (s+2) ):

s=

3

 s2

=

A

s

B

s2

obliczając zmienne A i B:

=

3

 s2

=

A

s

B

s2

=

A s2

s2

Bs

s2

=

A s2Bs

 s2

=

As2A Bs

s2

=

 AB2A

ss2

porównując ułamki ze sobą, otrzymuje się:

s=

3

 s2

=

 AB2A

 s2

Z uwagi na fakt, że mianowniki są sobie równe porównuje się liczniki i otrzymuje się:

background image

3≡s AB2A

Zapisując powyższą tożsamość jako układ równań, otrzymuje się:

{

A B=0

2A=3

i po rozwiązaniu tego układu równań dowolną metodą otrzymuje się:

{

A=

3
2

B=−

3
2

Podstawiając obliczone wartości zmiennych A i B do równania:

s=

3

 s2

=

A

s

B

s2

otrzymuje się:

s=

3
2

1

s

3
2

1

s2

W   tej   postaci   sygnał   wyjściowy   da   się   przekształcić   do   postaci   rzeczywistej   korzystając   z 
zależności:

1

sa

e

a t

oraz

1

s

1t

otrzymuje się:

t=

3
2

1 t−

3
2

e

t

Zadanie 2.5

Oblicz i narysuj odpowiedź skokową obiektu o danej transmitancji:

G =

3s6

s

2

4s3

Z tematu zadania otrzymujemy:

t=1 t =

1

s

Stosując wzór na sygnał wyjściowy:

s=G s⋅ podstawiając wartości otrzymuje się:
s=

3s6

s

2

4s3

1

s

=

3s6

 s

2

4s3

=

3s6

 s1 s3

Należy   rozbić   ułamek   złożony   na   ułamki   proste   (w   tym   przypadku   na   trzy   ułamki   proste   o 
mianownikach – (s); (s+1); (s+3)

background image

s=

3s6

 s1 s3

=

A

s

B

s1

C

s3

Obliczając wartości zmiennych A, B i C , otrzymuje się:

s=

3s6

s s1 s3

=

A

s

B

s1

C

s3

=

As1 s3

s s1 s3

Bs s3

s s1 s3

Cs  s1

s s1 s3

=

=

A s1 s3 Bs s3Cs s1

s s1 s3

=

A s

2

4s3Bs

2

3BsCs

2

Cs

ss1 s3

=

=

As

2

4As3ABs

2

3BsCs

2

Cs

s s1s3

=

s

2

A Bs4A3B3A

ss1 s3

Porównując ułamki między sobą:

s=

3s6

 s1 s3

=

s

2

AB4A3B3A

s s1 s3

porównuje   się   wielomiany  między 

sobą:

3s6=s

2

AB4A3B3A otrzymuje   się   układ   3ch   równań   z   trzema 

niewiadomymi:

{

ABC=0

4A3BC=3

3A=6

rozwiązując układ równań dowolną metodą (tu metodą wyznaczników)

=

1 1 1
4 3 1
3 0 0

=−

6

W

A

=

0 1 1
3 3 1
6 0 0

=−

12

W

B

=

1 0 1
4 3 1
3 6 0

=

9

W

C

=

1 1 0
4 3 3
3 0 6

=

3

i ostatecznie

{

A=

W

A

W

=

2

B=

W

B

W

=−

3
2

C=

W

C

W

=−

1

2

Podstawiając do wyrażenia wyjściowego:

s=

3s6

 s1 s3

=

A

s

B

s1

C

s3

=

2⋅

1

s

3
2

1

s1

1
2

1

s3

Wykorzystując wzory na transformaty z tabeli

1

sa

e

a t

oraz

1

s

1t

otrzymuje się:

t=2⋅1−

3
2

e

t

1
2

e

t

background image

Uwaga!

Jeżeli w zadaniu należy obliczyć odpowiedź impulsową lub skokową a  
dotyczy   to   układu   automatyki   (złożonego   z   więcej   niż   jednej  
transmitancji) należy najpierw obliczyć transmitancję zastępczą układu  
(jak   zadania   serii   1)   a   dopiero   później   liczyć   zadaną   odpowiedź   (jak  
zadania serii 2).

3.   Sprawdzanie   stabilności   metodą 
Routh'a

Zadanie 3.1.

Sprawdź dowolną metodą ile pierwiastków równania charakterystycznego obiektu leży w prawej 
półpłaszczyźnie Gauss'a.

G =

1

s

7

s

6

s

5

s

4

s

3

s

2

s1

W pierwszym kroku sprawdza się warunek konieczny (WK) stabilności, który oznacza, żeby układ 
był stabilny stopień wielomianu licznika musi być mniejszy niż stopień wielomianu mianownika. 
Ten   warunek   jest   spełniony   (stopień   wielomianu   licznika   jest   równy   0;   stopień   wielomiany 
mianownika   jest   równy   7).   Ponadto   sprawdza   się   czy   wszystkie   współczynniki   wielomianu   z 
mianownika istnieją i czy są takich samych znaków. Ten warunek również jest spełniony.

W  tej   metodzie   wypełnia   się   tabelę   Routh'a.   Znaki   'x'   w  tabeli   oznaczają   liczby,   które   należy 
obliczyć w późniejszych krokach algorytmu. Tabelę zaczyna wypełniać się od pierwszego miejsca 
w wierszu 1szym (lewy górny róg), następnie pierwsze miejsce w wierszu 2gim, następnie 2gie 
miejsce wiersza 1szego, potem 2gie miejsce wiersza drugiego (na zmianę) i tak do wyczerpania się 

background image

wszystkich współczynników wielomianu. Dalsze miejsca w dowolnej ilości można wypełnić 0.

s

7

1 3 2 1 0

s

6

2 4 2 1 0

s

5

x x x x x

s

4

x x x x x

s

3

x x x x x

s

2

x x x x x

s

1

x x x x x

s

0

x x x x x

Stopień wielomianu z mianownika określa ilość wierszy w tabeli (wiersze od s

5

 do s

0

 należy 

obliczyć.
Obliczanie wiersza s

5

. Oznaczono elementy tego wiersza jako b1 … b5

s

7

1

3

2

1

0

s

6

2

4

2

1

0

s

5

b1 b2 b3 b4 b5

s

4

x

x

x

x

x

s

3

x

x

x

x

x

s

2

x

x

x

x

x

s

1

x

x

x

x

x

s

0

x

x

x

x

x

b1=

1 3
2 4

2

=−

1
2

⋅

4−6=1

b2=

1 2
2 2

2

=

1

b3=

1 1
2 1

2

=

1/2

b4=

1 0
2 0

2

=

0

Współczynniki od b5 … mają taką samą wartość jak współczynnik b4.

Obliczanie wiersza s

4

. Oznaczono elementy tego wiersza jako c1 … c5. Wstawiono do tabeli 

wartości b1 … b5.

s

7

1

3

2

1

0

s

6

2

4

2

1

0

s

5

1

1

1/ 2

0

0

s

4

c1 c2

c3

c4 c5

s

3

x

x

x

x

x

s

2

x

x

x

x

x

s

1

x

x

x

x

x

s

0

x

x

x

x

x

c1=

2 4
1 1

1

=

2

c2=

2

2

1 1/2

1

=

1

c3=

2 1
1 0

1

=

1

c4=

2 0
1 0

1

=

0

Współczynniki od c5 … mają taką samą wartość jak współczynnik c4.

Obliczanie wiersza s

3

. Oznaczono elementy tego wiersza jako d1 … d5. Wstawiono do tabeli 

wartości c1 … c5.

background image

s

7

1

3

2

1

0

s

6

2

4

2

1

0

s

5

1

1

1/ 2

0

0

s

4

2

1

1

0

0

s

3

d1 d2

d3

d4 d5

s

2

x

x

x

x

x

s

1

x

x

x

x

x

s

0

x

x

x

x

x

d1=

1 1

2 1

2

=

1 /2

d2=

1 1/2
2

1

2

=

0

d3=

1 0
2 0

2

=

0

Współczynniki od d4 … mają taką samą wartość jak współczynnik d3.

Obliczanie wiersza s

2

. Oznaczono elementy tego wiersza jako e1 … e5. Wstawiono do tabeli 

wartości d1 … d5.

s

7

1

3

2

1

0

s

6

2

4

2

1

0

s

5

1

1

1/ 2

0

0

s

4

2

1

1

0

0

s

3

1/2

0

0

0

0

s

2

e1

e2

e3

e4 e5

s

1

x

x

x

x

x

s

0

x

x

x

x

x

e1=

2

1

1/2 0

1/2

=

1

e2=

2

1

1 /2 0

1/2

=

1

e3=

2

0

1/ 2 0

1/2

=

0

Współczynniki od e4 … mają taką samą wartość jak współczynnik e3.

Obliczanie wiersza s

1

. Oznaczono elementy tego wiersza jako f1 … f5. Wstawiono do tabeli 

wartości e1 … e5.

s

7

1

3

2

1

0

s

6

2

4

2

1

0

s

5

1

1

1/2

0

0

s

4

2

1

1

0

0

s

3

1/2

0

0

0

0

s

2

1

1

0

0

0

s

1

f1

f2

f3

f4

f5

s

0

x

x

x

x

x

f1=

1/2 0

1

1

1

=−

1/2

f2=

1/2 0

1

0

1

=

0

Współczynniki od f3 … mają taką samą wartość jak współczynnik f2.

Obliczanie ostatniego wiersza s

0

. Oznaczono elementy tego wiersza jako g1 … g5. Wstawiono do 

background image

tabeli wartości f1 … f5.

s

7

1

3

2

1

0

s

6

2

4

2

1

0

s

5

1

1

1/2

0

0

s

4

2

1

1

0

0

s

3

1/2

0

0

0

0

s

2

1

1

0

0

0

s

1

1/2

0

0

0

0

s

0

g1

g2

g3

g4 g5

g1=

1

1

1/2 0

1/2

=

1

g2=

1

0

1/2 0

1 /2

=

0

Współczynniki od g3 … mają taką samą wartość jak współczynnik g2. Wstawiono do tabeli 
wartości g1 … g5. Pełna tabela ma poniższą postać.

s

7

1

3

2

1 0

s

6

2

4

2

1 0

s

5

1

1 1/2 0 0

s

4

2

1

1

0 0

s

3

1/2

0

0

0 0

s

2

1

1

0

0 0

s

1

1/2 0

0

0 0

s

0

1

0

0

0 0

Określanie stabilności.
W pierwszej kolumnie są dwie zmiany znaków, więc oznacza to, że w prawej półpłaszczyźnie 
Gauss'a leżą dwa pierwiastki równania charakterystycznego obiektu (A wszystkich pierwiastków 
jest 7). Układ jest niestabilny.

Zadanie 3.2

Sprawdź dowolną metodą ile pierwiastków równania charakterystycznego obiektu leży w prawej 
półpłaszczyźnie Gauss'a.

G =

1

s

7

s

6

s

5

s

4

s

3

s

2

s1

Odpowiedź

s

7

1

4

4 2 0

s

6

1

2

1 1 0

s

5

2

3

1 0 0

s

4

1/2

1/2 1 0 0

s

3

1

3 0 0 0

s

2

2

1

0 0 0

s

1

7/2

0

0 0 0

s

0

1

0

0 0 0

W pierwszej kolumnie są dwie zmiany znaków, więc oznacza to, że w prawej półpłaszczyźnie 
Gauss'a leżą dwa pierwiastki równania charakterystycznego obiektu (A wszystkich pierwiastków 
jest 7).

background image

Zadanie 3.3

Sprawdź dowolną metodą ile pierwiastków równania charakterystycznego obiektu leży w prawej 
półpłaszczyźnie Gauss'a.

G =

s

2

s1

s

8

s

7

s

6

s

5

s

4

s

3

s

2

s1

Odpowiedź

s

8

1

2

3

2 1

s

7

2

2

3

1 0

s

6

1

3 /2

3/2 1 0

s

5

1

0

1 0 0

s

4

3/2

1 /2

1

0 0

s

3

1/3

1 /3

0

0 0

s

2

2

1

0

0 0

s

1

1/2

0

0

0 0

s

0

1

0

0

0 0

W pierwszej kolumnie są cztery zmiany znaków, więc oznacza to, że w prawej półpłaszczyźnie 
Gauss'a leżą cztery pierwiastki równania charakterystycznego obiektu (A wszystkich pierwiastków 
jest 8).

Zadanie 3.4

Sprawdź dowolną metodą ile pierwiastków równania charakterystycznego obiektu leży w prawej 
półpłaszczyźnie Gauss'a.

G =

s

2

s−1

s

8

s

7

s

6

s

5

s

4

s

3

s

2

s1

Odpowiedź

s

8

1

3

3

2 1

s

7

2

4

3

3 0

s

6

1

3/2

1/ 2 1 0

s

5

1

2

1

0 0

s

4

1/2 −1 /2

1

0 0

s

3

1

3

0

0 0

s

2

1

1

0

0 0

s

1

2

0

0

0 0

s

0

1

0

0

0 0

W pierwszej kolumnie są dwa zmiany znaków, więc oznacza to, że w prawej  półpłaszczyźnie 
Gauss'a leżą dwa pierwiastki równania charakterystycznego obiektu (A wszystkich pierwiastków 
jest 8).