3 - Póly, nuly a odezvy

Podobné dokumenty
3 - Póly, nuly a odezvy

Příklady k přednášce 3 - Póly, nuly a odezvy

Příklady k přednášce 3 - Póly, nuly a odezvy

Příklady k přednášce 12 - Frekvenční metody

10 - Přímá vazba, Feedforward

Příklady k přednášce 5 - Identifikace

7 - Ustálený stav kmitavý a nekmitavý, sledování a zadržení poruchy

Doplňky k přednášce 23 Diskrétní systémy Diskrétní frekvenční charakteristiky

jsou reálná a m, n jsou čísla přirozená.

Příklady k přednášce 6 - Spojování a struktury

21 Diskrétní modely spojitých systémů

1.3. POLYNOMY. V této kapitole se dozvíte:

Prostředky automatického řízení

Příklady k přednášce 9 - Zpětná vazba

Číslicové filtry. Použití : Analogové x číslicové filtry : Analogové. Číslicové: Separace signálů Restaurace signálů

12 - Frekvenční metody

je konvergentní, právě když existuje číslo a R tak, že pro všechna přirozená <. Číslu a říkáme limita posloupnosti ( ) n n 1 n n n

1 Základy Z-transformace. pro aplikace v oblasti

Příklady k přednášce 16 - Pozorovatel a výstupní ZV

je konvergentní, právě když existuje číslo a R tak, že pro všechna přirozená <. Číslu a říkáme limita posloupnosti ( ) n n 1 n n n

Příklady k přednášce 5 - Identifikace

POLYNOM. 1) Základní pojmy. Polynomem stupně n nazveme funkci tvaru. a se nazývají koeficienty polynomu. 0, n N. Čísla. kde

Derivace součinu a podílu

S polynomy jste se seznámili již v Matematice 1. Připomeňme definici polynomické

elektrické filtry Jiří Petržela základní pojmy

Matematika 1. Katedra matematiky, Fakulta stavební ČVUT v Praze. středa 10-11:40 posluchárna D / 13. Posloupnosti

Iterační výpočty projekt č. 2

Přijímací řízení akademický rok 2013/2014 Bc. studium Kompletní znění testových otázek matematika

Přijímací řízení akademický rok 2012/2013 Kompletní znění testových otázek matematické myšlení

Příklady k přednášce 20 - Číslicové řízení

1.1. Primitivní funkce a neurčitý integrál

je číselná posloupnost. Pro všechna n položme s n = ak. Posloupnost

3. cvičení - LS 2017

3. cvičení - LS 2017

Iterační metody řešení soustav lineárních rovnic

n=1 ( Re an ) 2 + ( Im a n ) 2 = 0 Im a n = Im a a n definujeme předpisem: n=1 N a n = a 1 + a a N. n=1

ZÁKLADY AUTOMATICKÉHO ŘÍZENÍ

2.7.5 Racionální a polynomické funkce

Příklady k přednášce 25 Dopravní zpoždění

Příklady k přednášce 25 Dopravní zpoždění

Funkce. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

25 Dopravní zpoždění. Michael Šebek Automatické řízení

1. Číselné obory, dělitelnost, výrazy

8.2.7 Geometrická posloupnost

Příklady k přednášce 2 - Spojité modely

7. Analytická geometrie

s požadovaným výstupem w(t), a podle této informace generuje akční zásah u(t) do

SIGNÁLY A LINEÁRNÍ SYSTÉMY (ČASOVÉ ŘADY)

1. K o m b i n a t o r i k a

Petr Šedivý Šedivá matematika

n=0 a n, n=0 a n = ±. n=0 n=0 a n diverguje k ±, a píšeme n=0 n=0 b n = t. Pak je konvergentní i řada n=0 (a n + b n ) = s + t. n=0 k a n a platí n=0

8.2.1 Aritmetická posloupnost

1 Uzavřená Gaussova rovina a její topologie

8 - Geometrické místo kořenů aneb Root Locus

8.2.1 Aritmetická posloupnost I

Matematika I, část II

Příklady k přednášce 23 Diskrétní systémy

k(k + 1) = A k + B. s n = n 1 n + 1 = = 3. = ln 2 + ln. 2 + ln

Odhady parametrů polohy a rozptýlení pro často se vyskytující rozdělení dat v laboratoři se vyčíslují podle následujících vztahů:

Soustava momentů. k s. Je-li tedy ve vzorci obecného momentu s = 1, získáme vzorec aritmetického průměru.

Abstrakt. Co jsou to komplexní čísla? K čemu se používají? Dá se s nimi dělat

6. Posloupnosti a jejich limity, řady

Sekvenční logické obvody(lso)

2.4. INVERZNÍ MATICE

Příklady k přednášce 2 - Spojité modely

11.1 Úvod. Definice : [MA1-18:P11.1] definujeme pro a C: nedefinujeme: Posloupnosti komplexních čísel

8.2.6 Geometrická posloupnost


z možností, jak tuto veličinu charakterizovat, je určit součet

DIFERENCIÁLNÍ POČET FUNKCE JEDNÉ PROMĚNNÉ. 1) Pojem funkce, graf funkce

MATEMATIKA PŘÍKLADY K PŘÍJÍMACÍM ZKOUŠKÁM BAKALÁŘSKÉ STUDIUM MGR. RADMILA STOKLASOVÁ, PH.D.

Zadávání pomocí Obrazového přenosu

8.1.3 Rekurentní zadání posloupnosti I

1 Tyto materiály byly vytvořeny za pomoci grantu FRVŠ číslo 1145/2004.

( + ) ( ) ( ) ( ) ( ) Derivace elementárních funkcí II. Předpoklady: Př. 1: Urči derivaci funkce y = x ; n N.

11 - Regulátory. Michael Šebek Automatické řízení

12. N á h o d n ý v ý b ě r

HODNOTY, MĚŘENÍ STATOROVÝCH ODPORŮ

Posloupnost v matematice je řada čísel. Je přesně určeno pořadí čísel, je tedy dáno, které číslo je první, druhé atd.

8 DALŠÍ SPOJITÁ ROZDĚLENÍ PRAVDĚPODOBNOSTI

Odezva na obecnou periodickou budící funkci. Iva Petríková Katedra mechaniky, pružnosti a pevnosti

Řešení písemné zkoušky z Matematické analýzy 1a ZS ,

Matematická analýza I

2,3 ČTYŘI STANDARDNÍ METODY I, ČTYŘI STANDARDNÍ METODY II

je daná vztahem v 0 Ve fyzice bývá zvykem značit derivaci podle proměnné t (podle času) tečkou, proto píšeme

FUNKCÍ JEDNÉ REÁLNÉ PROMĚNNÉ PRVNÍ DIFERENCIÁL

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, konstrukce a princip činnosti asynchronních strojů

Příklady k přednášce 8 - Geometrické místo kořenů aneb Root Locus

f B 6. Funkce a posloupnosti 3 patří funkci dané předpisem y = 2 x + 3. [všechny] 1) Rozhodněte, která z dvojic [ ;9][, 0;3 ][, 2;7]

p = 6. k k se nazývá inverze v permutaci [ ] MATA P7 Determinanty Motivační příklad: Řešte soustavu rovnic o dvou neznámých: Permutace z n prvků:

Matematika 1. Ivana Pultarová Katedra matematiky, Fakulta stavební ČVUT v Praze. středa 10-11:40 posluchárna D Posloupnosti

OKRUŽNÍ A ROZVOZNÍ ÚLOHY: OBCHODNÍ CESTUJÍCÍ. FORMULACE PŘI RESPEKTOVÁNÍ ČASOVÝCH OKEN

í Ř Á Í Éč É š ó é ě á ý í á í í ě ý í ě ý í ó ř é í í í á ě čí í é á é ří č é á í é í ěř é č é í š ě š ú ě ší í ř ř í í í í á Ž á í í í á í í ý ř ů ů

Užití binomické věty

I. TAYLORŮV POLYNOM. Taylorovy řady některých funkcí: Pro x R platí: sin(x) =

Permutace s opakováním

6. FUNKCE A POSLOUPNOSTI

Inverzní Laplaceova transformace

Číslo materiálu VY_32_INOVACE_CTE_2.MA_17_Klopné obvody RS, JK, D, T. Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing.

IDENTIFIKACE REGULOVANÉ SOUSTAVY APLIKACE PRO PARNÍ KOTEL

Transkript:

3 - Póly, uly a odezvy Michael Šebek Automatické řízeí 8 9-6-8

Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Póly přeou a póly ytému Póly přeou jou kořey jmeovatele pro g () = b () a () jou to komplexí číla i: a ( i) = pokud přeo emá tejou ulu g ( i ) = odpovídají módům přirozeé odezvy patří mezi póly ytému Póly přeou Póly ytému kořey charakteritického polyomu (polečého jmeovatele všech přeoů) det ( I A) vlatí číla matice ytému ve tavovém popiu λ ( ) i A charakterizují vitří dyamiku ytému, jeho vitří rezoace jou rovy komplexím frekvecím, které je ytém chope ám geerovat (módy odezvy a jeho počátečí tav) ezávií a vtupí matici B ai a výtupí matici C tedy ezávií a umítěí aktuátorů a ezorů (v otevřeé myčce) Póly ytému Michael Šebek ARI-3-8

Nuly přeou Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Nuly přeou (přeoové uly) jou kořey jeho čitatele b () pro g () = jou to komplexí číla i: b ( i) = a () Výzam pro řízeí uly přeou jou komplexí frekvece, pro které je přeo mezi vtupem a výtupem bloková měí odezvu a tím komplikují ávrh řízeí (viz dále) Michael Šebek ARI-3-5 3

Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Nuly ytému jou uly přeou b () a () před vykráceím Schurův doplěk I A B det b () det( I A)det ( C( I A) B+ D) = ( ) + = = C D C I A B D a ( ) det( I A) det( I A) oproti ulám přeoovým tu mohou být avíc vtupí uly (rové pólům eřiditelé čáti), tj. z :rak[ zi A B] < i i výtupí uly (rové pólům zii A epozorovatelé čáti), tj. zi :rak < C Výzam pro řízeí uly ytému charakterizují, jak je ytém poje okolím závií a B,C, D tedy a poloze ezorů a aktuátorů etabilí uly ztěžují ebo zemožňují řízeí, ěkdy je dokoce uto outavu předělat Michael Šebek ARI-3-8 4

Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Pól v ekoeču má eryzí racioálí fukce která má tupeň čitatele otře větší ež tupeň jmeovatele Např. G () = = lim G ( ) = Takový ytém emůže amotatě exitovat, je zapojeí jiými - zeiloval by i ekoečé frekvece Nulu v ekoeču má triktě ryzí racioálí fukce která má tupeň čitatele otře meší ež tupeň jmeovatele Např. G () = lim G ( ) = takové jou všechy fyzikálí ytémy, blokují ekoečé frekvece Počítáme-li áobotmi a ekoečými ulami a póly, má každý přeo tejý počet ul a pólů Póly a uly v ekoeču Michael Šebek ARI-3-8 5

Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Sytém. řádu bez ul Impulzí odezva Skoková odezva (impulzí charakteritika) (přechodová charakteritika) t t at T at T g() t = ae = e ht () = e = e T h ( + ) = a = T % a g( + ) = a = T.9 a G () = = + a + T a Im Re.37a T = a T 3T 4T 5T.63. Doba áběhu T r.t Doba utáleí T = 4T T T 3T 4T 5T Michael Šebek ARI-3-5 6

Sytém. řádu bez ul (tabilí) Automatické řízeí - Kyberetika a robotika ω ω ω ω G () = = = = j j + ζω + ω ( + σ ωd)( + σ + ωd) ( + ζω) + ω( ζ ) ( + σ ) + ωd Tradičě ozačujeme přirozeou frekveci (atural frequecy) ocilací etlumeého ytému ω = b G () = b + a + b a b > frekveci expoeciálího útlumu (expoetial decay frequecy) σ = a obálka ± e σt poměrý útlum, relativí tlumeí (dampig ratio) a a σ T a ζ = = = = = = coθ a b ω π T ω c σ frekveci tlumeých ocilací (damped frequecy) ωd = ω ζ = b ( a ( b)) Michael Šebek ARI-3-7 7

Sytém. řádu bez ul - zajímavé případy Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Netlumeý ytém σ =, ω = ω, ζ = d ω G ( ) = + ω gt ( ) = ω iω t ω ht ( ) = coω t Im ω = ω d Re ω d Podtlumeý ytém ζ <, σ = ζω, ω = ω ζ d G () = = ω + ζω+ ω ω ( + σ jω )( + σ + jω ) d d Im σ = ζω ω = ω ζ d Re ω d gt = e t σt ( ) ( ω ωd) iωd [ co ω ( σω)iω ] σt ht () = e t+ t d d d Michael Šebek ARI-3-5 8

Sytém. řádu bez ul - zajímavé případy Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Kriticky tlumeý ytém ζ =, σ = ω, ω =, d ω G () = ( + ω ) Přetlumeý ytém ωt () = ωte g t ωt ht () = e ω te h( t) = ω t ω G () = ω = ( + σ )( + σ ) + ζω+ ω ω gt () = σ ( t σt e e ) ζ e σ σ σt σ σ + σ σ ζ : e σ = ω = + = σ ζω ω ζ σ ζω ω ζ σ t, σ Im Michael Šebek ARI-3-5 9 σ Im Re Re

Sytém. řádu Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Všechy případy v jedom obrázku Avšak pozor: Je to přeě tak je když ytém emá uly! Michael Šebek ARI-3-5

Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Doba utáleí (ettlig time) T = 4 ζω Doba. maxima (peak time) π Tp = ω ζ Sytém. řádu: vzorce pro podtlumeý případ Překmit, překývutí (overhoot) % OS = e ζ = π ( ζπ ζ ) ( OS ) ( OS ) l % + l % Doba áběhu T r : rozumý vzorec eí, je graf ze imulací. Přeto ěkteří užívají velmi přibližý odhad.8 r ω Michael Šebek ARI-3-7 T

Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Vliv dalších pólů Domiatí póly Někdy můžeme vliv více pólů aproximovat vlivem dvojice domiatích pólů a pak můžeme vzorečky pro. řád použít a tu dvojici a póly otatí zaedbat Příklad: Sytém dvojicí komplexích a ještě třetím reálým pólem má odezvu a kok bc A B + C D c + ca y () = = + + kde A=, B= ( + a + b)( + c) + a + b + c c + b ca c a + ca bc Je-li reálý pól blízko dvojice, zaedbat ho emůžeme! C = Je-li hodě daleko alevo, má vliv zaedbatelý: c + b ca lim A=, lim B=, lim C = a b D = c c c c + b ca ale lim D = c Co je to daleko? Pravidlo 5 (ebo ): Třetí pól zaedbáme, je-li apoň 5 (x) dál alevo od imag. oy ež reálá čát domiatí dvojice. Vždy ověříme imulací! c Michael Šebek ARI-3-8

Vliv uly Automatické řízeí - Kyberetika a robotika Přidáme k ytému přeoem g () a odezvou y () ulu v a, což změí přeo a ( + ag ) ( ) a odezvu a ( + ay ) ( ) Odezva ového ytému bude ložeá z původí a áobku její derivace y ( ) = ( + ay ) () = y () + ( a) y ( ) Je-li ula hodě tabilí (tj. a je velké kladé), má čle derivací ( a) y () zaedbatelý vliv a odezva e koro ezměí Je-li to ula tabilí méě (tj. a meší kladé), je vliv derivace výzamý! y= ( + y ) Skoková odezva má typicky a počátku y = derivaci kladou, tedy čle derivací e přičte a způobí větší prví překmit Bude-li ula etabilí (záporé a), má derivace opačé zaméko a odezva je zpočátku dokoce obráceá y Nuly eovlivňují typ módů, ale jejich relativí vliv, eboť v rozkladu a parciálí zlomky ovlivňují je čitatele (rezidua) ( + ) + 9 Michael Šebek ARI-3-5 3