Övningar i Reglerteknik

Relevanta dokument
A

Lösningar till övningar i Reglerteknik

Reglerteknik AK. Tentamen 24 oktober 2016 kl 8-13

Reglerteknik AK, FRT010

Övningar i Reglerteknik. Differentialekvationer kan lösas med de metoder som behandlades i kurserna i matematisk analys. y(0) = 2,

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning från föreläsning 3 (2/4) ˆ PID-reglering. ˆ Specifikationer. ˆ Sammanfattning av föreläsning 3.

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 3. Sammanfattning av föreläsning 2 PID-reglering Blockschemaräkning Reglerdesign för svävande kula

TSIU61: Reglerteknik. PID-reglering Specifikationer. Gustaf Hendeby.

Tentamen i Reglerteknik. 7,5 hp varav tentamen ger 4,5 hp

Föreläsning 3. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 9 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 2

Reglerteknik AK, FRTF05

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Överföringsfunktioner, blockscheman och analys av reglersystem

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

Nyquistkriteriet. Henrik Sandberg. Extra material till Reglerteknik AK 19 maj 2014

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Reglerteknik 6. Kapitel 10. Köp bok och övningshäfte på kårbokhandeln. William Sandqvist

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Formelsamling i Reglerteknik

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Kortfattade lösningsförslag till tentamen , kl

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL En tillståndsmodell ges t.ex. av den styrbara kanoniska formen: s 2 +4s +1.

Lösningar till tentamen i styr- och reglerteknik (Med fet stil!)

ERE 102 Reglerteknik D Tentamen

Välkomna till Reglerteknik Föreläsning 2

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y TSRT12 för Y3 och D3. Lycka till!

Regulator. G (s) Figur 1: Blockdiagram för ett typiskt reglersystem

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Tentamen , kl

Tentamen i Reglerteknik, 4p för D2/E2/T2

Reglerteknik AK. Tentamen kl

Reglerteknik Z / Bt/I/Kf/F

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 7. Framkoppling Koppling mellan öppna systemets Bodediagram och slutna systemets stabilitet

Reglerteknik. Datum: 20/ Tid: Examinator: Leif Lindbäck ( ) Hjälpmedel: Formelsamling, dimensioneringsbilaga, miniräknare.

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning från föreläsning 5 (2/4) Stabilitet Specifikationer med frekvensbeskrivning

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

6. Stabilitet. 6. Stabilitet

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Reglerteknik AK. Tentamen 16 mars 2016 kl 8 13

Reglerteknik AK, FRTF05

Nyquistkriteriet, kretsformning

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 8. Sammanfattning av föreläsning 7 Framkoppling Den röda tråden!

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

6. Stabilitet. 6. Stabilitet. 6. Stabilitet. 6.1 Stabilitetsdefinitioner. 6. Stabilitet. 6.2 Poler och stabilitet. 6.1 Stabilitetsdefinitioner

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik fk M (TSRT06)

AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET. M. Enqvist TTIT62: Föreläsning 3 AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 8

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Tentamen , kl

Tentamen i Styr- och Reglerteknik, för U3 och EI2

TENTAMEN I TSRT19 REGLERTEKNIK

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Frekvenssvaret är utsignalen då insginalen är en sinusvåg med frekvens ω och amplitud A,

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 6. Sammanfattning av föreläsning 5 Lite mer om Bodediagram Den röda tråden!

REGLERTEKNIK Laboration 5

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

Föreläsning 2. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 3 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Reglerteknik I: F6. Bodediagram, Nyquistkriteriet. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

Tentamen i Reglerteknik, för D2/E2/T2

Reglerteknik AK, Period 2, 2013 Föreläsning 6. Jonas Mårtensson, kursansvarig

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

INLÄMNINGSUPPGIFT I. REGLERTEKNIK I för STS3 & X4

Tentamen i Reglerteknik. 7,5 hp varav tentamen ger 4,5 hp

Reglerteknik AK Tentamen

Reglerteknik I: F3. Tidssvar, återkoppling och PID-regulatorn. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

Reglerteknik AK, Period 2, 2013 Föreläsning 12. Jonas Mårtensson, kursansvarig

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Kap 3 - Tidskontinuerliga LTI-system. Användning av Laplacetransformen för att beskriva LTI-system: Samband poler - respons i tidsplanet

Introduktion till Control System Toolbox 5.0. This version: January 13, 2015

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

Övning 3. Introduktion. Repetition

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120

Transkript:

Övningar i Reglerteknik Stabilitet hos återkopplade system Ett system är stabilt om utsignalen alltid är begränsad om insignalen är begränsad. Linjära tidsinvarianta system är stabila precis då alla poler ligger i den vänstra halvan av det komplexa talplanet (dvs alla poler har negativ realdel). Ett typiskt reglersystem med återkoppling visas i följande blockschema: Det återkopplade (slutna) systemet med r(t) som insignal R(s) E(s) U(s) Y(s) + Σ Regulator G (s) R Givare H(s) Process G (s) P Figur : Typiskt reglersystem med återkoppling och y(t) som utsignal har följande överföringsfunktion: Y (s) R(s) = G ry(s) = G R (s)g P (s) + G R (s)g P (s)h(s) Polerna till detta system är nollställena till +L(s) där L(s) = G R (s)g P (s)h(s) är slingförstärkningen (loop gain). Stabilitetsproblemet kan därför formuleras som att slutna systemet är stabilt precis då samtliga nollställen till + L(s) har negativ realdel. Två populära metoder för att avgöra detta är dels Routh- Hurwitz metod och dels Nyquists kriterium. Routh-Hurwitz fungerar bara om L(s) är en rationell funktion så att + L(s) = kan formuleras om till en polynomekvation. Nyquistkriteriet är däremot inte beroende av att L(s) är rationell utan klarar en betydligt bredare klass av system. 5. Avgör vilka av följande system som är stabila G (s) = s + s 2 + 2s + 2, G 2(s) = s 2 2s + 2, G 3(s) = s + s 2 + s 2, G 4(s) = s s 2 s 2

5. Bestäm med hjälp av Routh-Hurwitz metod vilka av följande polynom som har alla sina rötter (nollställen) i vänstra halvplanet. a. s 3 + 3s 2 + 2s + 4 b. s 4 + 6s 3 + s 2 + 6s + c. s 4 + 6s 3 + 2s 2 + 2s + 52. Avgör för vilka värden på a som följande system är stabilt: G(s) = s 3 + 2as 2 + 2s + a 3 53. Låt de överföringsfunktionerna i de olika blocken i Fig. vara definierade enligt 2 G P (s) = s(s + 4), G R(s) = K, H(s) = s + Bestäm för vilka värden på förstärkningen K som det slutna systemet är stabilt. 54. Systemet d 3 y dt + y 3 2d2 dt + 3dy 2 dt + y = u du dt skall regleras med en proportionell regulator med förstärkning K. a. Bestäm med hjälp av Routh-Hurwitz metod för vilka värden på K som det återkopplade systemet är stabilt. 2

b. Nyquistkurvan för systemet (då K = ) visas i följande figur:.4.2..2.4.6.8..8.6.4.2..2.4.6.8. Bestäm med hjälp av denna kurva för vilka K som det återkopplade systemet är stabilt. c. Avläs motsvarande bodediagram för att utröna vilka K som resulterar i ett stabilt system vid återkoppling: 2 5 5 2 25 3 35 3

55. Ett reglersystem enligt Fig. med G P (s) = 2s + 6 s 2 (s + 3) 2, G R(s) = K, H(s) = är stabilt för vissa värden på förstärkningen K. a. Bestäm dessa värden genom att använda Routh-Hurwitz metod. b. Bestäm dessa värden på K genom att istället använda Nyquistkriteriet om nyquistkurvan för L(s) med K = är given av..5. 2..5..5..5..5 2..5..5 2. c. Bestäm inställningarna för en P-regulator vid användning av Ziegler- Nichols självsvängningsmetod. 4

d. Avläs ur nedanstående bodediagram värden på amplitudmarginal och fasmarginal för systemet (K = ). 2 2 5 6 7 8 9 2 2 22 23 24 e. Bestäm ett värde på K så att amplitudmarginalen blir 2. f. Bestäm ett värde på K så att fasmarginalen blir så stor som möjligt. Ange också värdet på den maximala fasmarginalen. g. Bestäm med hjälp av bodediagrammet ovan inställningarna för en PIDregulator då Ziegler-Nichols metod utnyttjas. 5

56. Vid reglering av papperstjockleken vid valsning av papper används en ultraljudsgivare enligt följande figur. Tjockleken varieras genom att styra valstrycket. Reglersystemet visas i blockschemat i Fig. där G R (s) = K (I-regulator), H(s) = (ultraljudsgivaren) och G P (s) = 2 +T s e Ls (tryckvalsens dynamik och fördröjningen på s +T gs grund av avståndet mellan tryckvals och givare). a. Utgå till att börja med från det förenklade antagandet att båda tidskonstanterna kan försummas dvs T g = och T =. Antag vidare att tidsfördröjningen är L =.2 s. Bestäm vilka värden på K som ger ett stabilt slutet system. b. Utgå från situationen i (a) men antag nu att L kan variera. Bestäm för varje fixt värde på L vad förstärkningen högst får vara för att få stabilitet i det slutna systemet. 6

c. Låt tidskonstanterna fortfarande vara men antag nu att L =.4 s Bestäm amplitudmarginalen A m och fasmarginalen ϕ m. För säkerhets skull visas nyquistkurvan för detta fall nedan (för K = )...5. 2..5..5..5..5 2..5..5 2. d. Denna gång försummas inte de båda tidskonstanterna utan T =. s och T g =.5 s. Tidsfördröjningen är, liksom i förra deluppgiften L =.4 s. Nyquistkurvan för detta fall visas nedan (för K = )...5. 2..5..5..5..5 2..5..5 2. 7

Bestäm amplitudmarginalen och fasmarginalen för systemet. Avgör också hur stort K kan väljas utan att slutna systemet blir instabilt. e. Utgå från situationen i föregående deluppgift (där K = och L =.4 s) där bodediagrammet för detta fall visas nedan. 2 Amplitude 5 5 2 25 3 35 4 Phase Antag nu att fördröjningen kan variera. Bestäm genom att utnyttja bodediagrammet hur stor fördröjningen L maximalt kan vara om slutna systemet måste vara stabilt. Tips: Glöm inte att räkna om fasmarginalen till radianer! 8