background image

 
 

Instytut Automatyki 

 

 

 

Zakład Teorii Sterowania

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Podstawy automatyki i teoria sterowania 

Krzysztof Marzjan 

 

Re{G(jω)} 

Im{G(jω)} 

)

0

,

1

(

j

 

d

 

Δφ 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

 

 

 

 

)

(

0

j

G

Re

 

)

(

0

j

G

m

I

 

(-1,j0) 

 

)

(

 

20log(1)=0 

 

-180

 0 

)

(

L

 

 

)

(

1

)

(

1

1

A

e

j

 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Re{G(jω)} 

Im{G(jω)} 

)

0

,

1

(

j

 

d

 

Δφ 

)]

(

[

180

1

0

0

j

G

arg

 

10

-2

10

-1

10

0

10

1

10

2

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

charakterystyka amplitudowo-czestotliwosciowa

10

-2

10

-1

10

0

10

1

10

2

-360

-315

-270

-225

-180

-135

-90

-45

0

charakterystyka amplitudowo-czestotliwosciowa

Δφ 

ΔL 

 

1

 

)

(

0

j

G

d

 

d

log

j

G

log

j

G

log

L

1

20

)

(

1

20

)

(

20

0

0

 

d

k

r

1

 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

Obliczanie 

krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

Dla transmitancji operatorowej 

)

1

(

)

1

4

,

0

(

2

)

(

1

,

0

s

s

e

s

G

s

1. 

Obliczyć odpowiedź impulsową i jednostkową. 

2. 

Obliczyć pulsację 

, a następnie zapas modułu i wzmocnienie krytyczne. 

3. 

Obliczyć pulsację odcięcia 

1

, a następnie zapas fazy. 

 
1. 

Obliczyć odpowiedź impulsową i jednostkową. 

s

s

s

s

e

s

s

s

A

s

A

e

s

A

s

A

e

s

s

s

s

e

s

G

1

,

0

2

1

1

,

0

2

1

1

,

0

1

,

0

)

1

(

)

5

,

2

(

)

5

,

2

(

)

1

(

1

5

,

2

)

1

(

)

5

,

2

(

5

)

1

(

)

1

4

,

0

(

2

)

(

 

3

10

5

,

1

5

1

3

10

5

,

1

5

5

,

2

2

2

1

1

A

A

s

A

A

s

 

s

e

s

s

s

G

1

,

0

1

1

3

10

5

,

2

1

3

10

)

(

 

Odpowiedź impulsowa 

)

1

,

0

(

1

3

10

3

10

)

(

)

1

,

0

(

)

1

,

0

(

5

,

2

t

e

e

t

g

t

t

 

 

s

s

s

s

e

s

s

s

s

s

A

s

s

A

s

s

A

e

s

A

s

A

s

A

e

s

s

s

s

s

s

e

s

s

G

s

h

1

,

0

3

2

1

1

,

0

3

2

1

1

,

0

1

,

0

)

1

(

)

5

,

2

(

)

5

,

2

(

)

1

(

)

5

,

2

)(

1

(

1

5

,

2

)

1

(

)

5

,

2

(

5

)

1

(

)

1

4

,

0

(

2

)

(

)

(

 

3

10

5

,

1

5

1

3

4

75

,

3

5

5

,

2

2

5

,

2

5

0

3

3

2

2

1

1

A

A

s

A

A

s

A

A

s

 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

s

e

s

s

s

s

s

G

s

h

1

,

0

1

1

3

10

5

,

2

1

3

4

2

)

(

)

(

 

Odpowiedź jednostkowa 

)

1

,

0

(

1

3

10

3

4

2

)

(

)

1

,

0

(

)

1

,

0

(

5

,

2

t

e

e

t

h

t

t

 

 

2. 

Obliczyć pulsację 

, a następnie zapas modułu i wzmocnienie krytyczne. 

)

4

,

0

1

,

0

(

2

2

1

,

0

1

1

16

,

0

2

)

1

(

)

1

4

,

0

(

2

)

(

arctg

arctg

j

j

e

j

j

e

j

G

 

1

1

16

,

0

2

)

(

)

(

2

2

j

G

A

 

arctg

arctg

4

,

0

1

,

0

)

(

 

 

)

4

,

0

1

,

0

(

)

(

arctg

arctg

 

0

4

,

0

1

,

0

arctg

arctg

 

rozwi

ązanie równania nieliniowego (zastosować dowolną metodę rozwiązywania równań nieliniowych) 

788

,

5

 

135

,

0

1

)

788

,

5

(

1

)

788

,

5

(

16

,

0

2

1

1

16

,

0

2

)

(

2

2

2

2

j

G

d

 

dB

d

L

4

,

17

135

,

0

1

log

20

1

log

20

 

4066

,

7

1

d

k

r

 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

3. 

Obliczyć pulsację odcięcia 

1

, a następnie zapas fazy. 

1

1

1

16

,

0

2

)

(

2

1

2

1

1

A

 

r

ozwiązanie równania nieliniowego (zastosować dowolną metodę rozwiązywania równań nieliniowych) lub analitycznie (możliwe) 

422

,

1

1

1

1

16

,

0

2

1

2

1

2

1

 

o

o

o

arctg

arctg

j

G

3

,

87

))

422

,

1

(

)

422

,

1

4

,

0

(

422

,

1

1

,

0

(

180

)

(

arg

180

1

 

 
 
 

 

Dla transmitancji operatorowej 

)

1

4

,

0

(

)

1

2

(

)

1

1

,

0

(

2

,

1

)

(

3

,

0

s

s

e

s

s

G

s

1. 

Obliczyć odpowiedź impulsową i jednostkową. 

2. 

Obliczyć pulsację 

, a następnie zapas modułu i wzmocnienie krytyczne. 

3. 

Obliczyć pulsację odcięcia 

1

, a następnie zapas fazy. 

 
1. 

Obliczyć odpowiedź impulsową i jednostkową. 

s

s

s

s

e

s

s

s

A

s

A

e

s

A

s

A

e

s

s

s

s

s

e

s

s

G

3

,

0

2

1

3

,

0

2

1

3

,

0

3

,

0

)

5

,

2

(

)

5

,

0

(

)

5

,

0

(

)

5

,

2

(

5

,

1

5

,

2

5

,

0

5

,

1

)

5

,

2

(

)

5

,

0

(

)

1

1

,

0

(

5

,

1

)

1

4

,

0

(

)

1

2

(

)

1

1

,

0

(

2

,

1

)

(

 

8

3

375

,

0

2

75

,

0

5

,

2

40

19

475

,

0

2

95

,

0

5

,

0

2

2

1

1

A

A

s

A

A

s

 

s

e

s

s

s

G

3

,

0

5

,

2

1

16

9

5

,

0

1

80

57

)

(

 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

Odpowiedź impulsowa 

)

3

,

0

(

1

16

9

80

57

)

(

)

3

,

0

(

5

,

2

)

3

,

0

(

5

,

0

t

e

e

t

g

t

t

 

 

s

s

s

s

e

s

s

s

s

s

A

s

s

A

s

s

A

e

s

A

s

A

s

A

e

s

s

s

s

s

s

s

e

s

s

s

G

s

h

3

,

0

3

2

1

3

,

0

3

2

1

3

,

0

3

,

0

)

5

,

2

(

)

5

,

0

(

)

5

,

0

(

)

5

,

2

(

)

5

,

2

)(

5

,

0

(

5

,

1

5

,

2

5

,

0

5

,

1

)

5

,

2

(

)

5

,

0

(

)

1

1

,

0

(

5

,

1

)

1

4

,

0

(

)

1

2

(

)

1

1

,

0

(

2

,

1

)

(

)

(

 

15

,

0

5

75

,

0

1

95

,

0

95

,

0

5

,

0

8

,

0

25

,

1

1

0

3

3

2

2

1

1

A

A

s

A

A

s

A

A

s

 

s

e

s

s

s

s

s

G

s

h

1

,

0

5

,

2

1

40

9

5

,

0

1

40

57

1

5

6

)

(

)

(

 

Odpowiedź jednostkowa 

)

3

,

0

(

1

40

9

40

57

5

6

)

(

)

3

,

0

(

5

,

2

)

3

,

0

(

5

,

2

t

e

e

t

h

t

t

 

 

2. 

Obliczyć pulsację 

, a następnie zapas modułu i wzmocnienie krytyczne. 

)

4

,

0

2

3

,

0

1

,

0

(

2

2

2

3

,

0

1

16

,

0

1

4

1

01

,

0

2

,

1

)

1

4

,

0

(

)

1

2

(

)

1

1

,

0

(

2

,

1

)

(

arctg

arctg

arctg

j

j

e

j

j

e

j

j

G

 

1

16

,

0

1

4

1

01

,

0

2

,

1

)

(

)

(

2

2

2

j

G

A

 

4

,

0

2

3

,

0

1

,

0

)

(

arctg

arctg

arctg

 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

4

,

0

2

3

,

0

1

,

0

)

(

arctg

arctg

arctg

 

0

4

,

0

2

3

,

0

1

,

0

arctg

arctg

arctg

 

r

ozwiązanie równania nieliniowego (zastosować dowolną metodę rozwiązywania równań nieliniowych) 

6279

,

3

 

0989

0

1

6279

,

3

16

,

0

1

6279

,

3

4

1

6279

,

3

01

,

0

2

,

1

1

16

,

0

1

4

1

01

,

0

2

,

1

)

(

2

2

2

2

2

2

,

j

G

d

 

dB

,

d

L

1

,

20

0989

0

1

log

20

1

log

20

 

1117

,

10

1

d

k

r

 

3. 

Obliczyć pulsację odcięcia 

1

, a następnie zapas fazy. 

1

1

16

,

0

1

4

1

01

,

0

2

,

1

)

(

2

1

2

1

2

1

1

A

 

r

ozwiązanie równania nieliniowego (zastosować dowolną metodę rozwiązywania równań nieliniowych) lub analitycznie (możliwe) 

323

,

0

1

1

16

,

0

1

4

1

01

,

0

2

,

1

1

2

1

2

1

2

1

 

o

o

o

arctg

arctg

arctg

j

G

136

))

323

,

0

4

,

0

(

)

323

,

0

2

(

323

,

0

3

,

0

)

323

,

0

1

,

0

(

(

180

)

(

arg

180

1

 

 
 

background image

 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

Dla transmitancji operatorowej 

2

3

,

0

)

1

05

,

0

(

4

,

2

)

(

s

s

e

s

G

s

 

1. 

Obliczyć odpowiedź impulsową i jednostkową. 

2. 

Obliczyć pulsację 

, a następnie zapas modułu i wzmocnienie krytyczne. 

3. 

Obliczyć pulsację odcięcia 

1

, a następnie zapas fazy. 

 
1. 

Obliczyć odpowiedź impulsową i jednostkową. 

s

s

s

s

s

e

s

s

s

A

s

s

A

s

A

e

s

A

s

A

s

A

e

s

s

e

s

s

e

s

G

3

,

0

2

3

2

2

1

3

,

0

2

3

2

1

3

,

0

2

3

,

0

2

3

,

0

)

20

(

)

20

(

)

20

(

960

)

20

(

20

960

)

20

(

960

)

1

05

,

0

(

4

,

2

)

(

 

400

1

0

:

20

1

20

1

20

400

1

400

1

0

1

2

2

1

2

3

3

1

1

A

A

A

A

s

A

A

s

A

A

s

 

s

e

s

s

s

s

G

3

,

0

2

)

20

(

4

,

2

20

48

1

4

,

2

)

(

 

Odpowiedź impulsowa 

)

3

,

0

(

1

)

3

,

0

(

4

,

2

48

4

,

2

)

(

)

3

,

0

(

20

)

3

,

0

(

20

t

e

t

e

t

g

t

t

 

 

s

s

s

s

e

s

s

s

A

s

s

A

s

A

s

s

A

s

A

s

A

s

A

s

A

e

s

s

e

s

s

e

s

s

G

s

h

3

,

0

2

2

2

4

2

3

2

2

2

1

2

4

3

2

2

1

3

,

0

2

2

3

,

0

2

2

3

,

0

)

20

(

)

20

(

)

20

(

)

20

(

960

)

20

(

20

960

)

20

(

960

)

1

05

,

0

(

4

,

2

)

(

)

(

 

background image

 

10 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

4000

1

0

:

4000

1

10

1

0

40

400

:

400

1

400

1

20

400

1

400

1

0

1

3

3

1

3

2

1

2

1

1

4

4

2

2

A

A

A

A

s

A

A

A

A

s

A

A

s

A

A

s

 

s

e

s

s

s

s

s

s

G

s

h

3

,

0

2

2

)

20

(

4

,

2

20

24

,

0

4

,

2

24

,

0

)

(

)

(

 

Odpowiedź jednostkowa 

)

3

,

0

(

1

)

3

,

0

(

4

,

2

24

,

0

)

3

,

0

(

4

,

2

24

,

0

)

(

)

3

,

0

(

20

)

3

,

0

(

20

t

e

t

e

t

t

h

t

t

 

 

2. 

Obliczyć pulsację 

, a następnie zapas modułu i wzmocnienie krytyczne. 

05

,

0

2

2

3

,

0

2

2

3

,

0

)

1

0025

,

0

(

4

,

2

)

1

05

,

0

(

4

,

2

)

(

arctg

j

j

e

j

j

e

j

G

 

)

1

0025

,

0

(

4

,

2

)

(

)

(

2

j

G

A

 

05

,

0

2

2

3

,

0

)

(

arctg

 

05

,

0

2

2

3

,

0

)

(

arctg

 

0

05

,

0

2

2

3

,

0

arctg

 

r

ozwiązanie równania nieliniowego (zastosować dowolną metodę rozwiązywania równań nieliniowych) 

9394

,

3

 

5865

0

)

1

9394

,

3

0025

,

0

(

9394

,

3

4

,

2

)

1

0025

,

0

(

4

,

2

)

(

2

2

,

j

G

d

 

background image

 

11 

 Obliczanie krytycznego współczynnika wzmocnienia, zapasu modułu i fazy w układach z opóźnieniem 

dB

,

d

L

1

,

20

5865

0

1

log

20

1

log

20

 

6351

,

4

1

d

k

r

 

3. 

Obliczyć pulsację odcięcia 

1

, a następnie zapas fazy. 

1

1

16

,

0

1

4

1

01

,

0

2

,

1

)

(

2

1

2

1

2

1

1

A

 

r

ozwiązanie równania nieliniowego (zastosować dowolną metodę rozwiązywania równań nieliniowych) lub analitycznie (możliwe) 

3669

2

1

)

1

0025

,

0

(

4

,

2

1

2

1

1

,

 

8185

35

))

3669

2

05

,

0

(

2

2

3669

2

3

,

0

(

180

)

(

arg

180

1

,

,

arctg

,

j

G

o

o