Nyquistkriteriet, kretsformning

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

Frekvensbeskrivning, Bodediagram

Frekvensbeskrivning, Bodediagram

TSIU61: Reglerteknik. Frekvensbeskrivning Bodediagram. Gustaf Hendeby.

TSIU61: Reglerteknik. de(t) dt + K D. Sammanfattning från föreläsning 4 (2/3) Frekvensbeskrivning. ˆ Bodediagram. Proportionell }{{} Integrerande

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

Kretsformning och känslighet

Fredrik Lindsten Kontor 2A:521, Hus B, Reglerteknik Institutionen för systemteknik (ISY)

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

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

TSIU61: Reglerteknik. Reglerproblemet. Innehåll föreläsning 12: 1. Reglerproblemet: Ex design av farthållare. Sammanfattning av kursen

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 8

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

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

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

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

Lead-lag-reglering. Fundera på till den här föreläsningen. Fasavancerande (lead-) länk. Ex. P-regulator. Vi vill ha en regulator som uppfyller:

TSIU61: Reglerteknik. Lead-lag-regulatorn. Gustaf Hendeby.

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

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

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

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 5. Sammanfattning av föreläsning 4 Frekvensanalys Bodediagram

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

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

TSIU61: Reglerteknik. Regulatorsyntes mha bodediagram (1/4) Känslighet Robusthet. Sammanfattning av föreläsning 7

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

Reglerteknik AK. Tentamen 24 oktober 2016 kl 8-13

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

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

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

Övningar i Reglerteknik

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Kompletterande material till föreläsning 5 TSDT08 Signaler och System I. Erik G. Larsson LiU/ISY/Kommunikationssystem

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

Överföringsfunktion 21

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

EL1000/1120 Reglerteknik AK

EL1010 Reglerteknik AK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

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

Figure 1: Blockdiagram. V (s) + G C (s)y ref (s) 1 + G O (s)

Sammanfattning TSRT mars 2017

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

TENTAMEN Reglerteknik I 5hp

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Reglerteknik AK, FRT010

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

ÖVNINGSTENTAMEN Reglerteknik I 5hp

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

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

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

Lösningsförslag TSRT09 Reglerteori

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

Specifikationer i frekvensplanet ( )

ERE 102 Reglerteknik D Tentamen

En allmän linjär återkoppling (Varför inför vi T (s)?)

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

EL1000/1120/1110 Reglerteknik AK

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

Övning 3. Introduktion. Repetition

TENTAMEN I REGLERTEKNIK I

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

A

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

Reglerteknik AK, FRTF05

Reglerteknik, TSIU 61

REGLERTEKNIK, KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000, EL1110 och EL1120

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

Reglerteknik AK. Tentamen 16 mars 2016 kl 8 13

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

Reglerteknik AK. Tentamen kl

Reglerteknik AK. Tentamen 9 maj 2015 kl 08 13

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

TSRT19 Reglerteknik: Välkomna!

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 4. Sammanfattning av föreläsning 3 Rotort Mer specifikationer Nollställen (om vi hinner)

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av föreläsning 8 (2/2) Andra reglerstrukturer. ˆ Sammanfattning av föreläsning 8 ˆ Framkoppling från störsignalen

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Transkript:

Sammanfattning från föreläsning 5 2 Reglerteknik I: Föreläsning 6 Nyquistkriteriet, kretsformning Fredrik Lindsten fredrik.lindsten@it.uu.se Kontor 2236, ITC Hus 2, Systemteknik Institutionen för informationsteknologi sinus in sinus ut (förutsätter att G(s) alla poler har realdel < ) efter transienter kallas frekvensfunktion (frekvenssvar) Ett Bodediagram består av två figurer som var för sig visar amplitudkurvan och faskurvan som funktion av 1. Amplitudkurva (beloppskurva) log-log-skala (ofta i db). 2. Faskurva (argumentkurva), lin-log-skala. Sammanfattning från föreläsning 5, forts. 3 Sammanfattning från föreläsning 5, forts. 4 Varför är Bodediagram bra? u G 1 (s) G 2 (s) y Återkopplat system: + = Slutna systemet G c (s) och känslighetsfunktionen S(s) kan båda uttryckas enbart i termer av öppna systemet (kretsförstärkningen) G o (s) = F(s)G(s) 1. Seriekoppling av system blir enkelt (addera kurvorna). 2. Potenser av s blir räta linjer. Stabiliteten för det slutna systemet, G c (s), kan utläsas ur ett Bodediagram för det öppna systemet, G o (s)!

Innehåll föreläsning 6 5 Ett tankeexperiment (I/II) 6 A 1. Formalisering av stabilitet och Bodediagram 2. Nyquistkriteriet 3. Specifikationer i frekvensplanet Låt G o (s)=f(s)g(s) vara öppna systemet och antag att är en frekvens sådan att B G o (s) -1 y(t) 4. Samband mellan Bodediagram och stegsvar 5. Regulatorsyntes med Bodediagram (kretsformning) Omkopplaren i läge A, stationärt tillstånd: sin in sin ut ger Ett tankeexperiment (II/II) 7 Stabilitet och Bodediagram A I punkten B är signalen G o (s) y(t) Självsvängning (stabilitetsgräns): B -1 Momentan förändring från A till B leder till: Fall 1: = 1, systemet självsvänger med konstant amplitud 1 Fall 2: > 1, amplituden ökar (G c (s) är instabilt) Fall 3: < 1, amplituden minskar och svängningen dör ut (G c (s) är stabilt) Stabil Instabil

Fas (grader) Fas (grader) Imaginärdel Amplitud (db) Amplitud (db) Imaginärdel Några användbara begrepp 9 Exempel på stabilitet via Bodediagram/Nyquist 1 På föreläsning 4 ritade vi en rotort för det slutna systemet och konstaterade att det är stabilt för < K < 7. 1 Rotort 8 Def. (fas-skärfrekvens ) Def. (Amplitudmarginal ) Def. (skärfrekvens ) Def. (fasmarginal ) 6 4 2-2 -4-6 -8-1 -1-5 5 Realdel Exempel på stabilitet via Bodediagram/Nyquist 11 Varför bry sig om Nyquistkriteriet? 12 3 15-15 -3-9 Bodediagram samt Nyquistkurva för kretsförstärkningen G o iω bekräftar att slutna systemet G c (s) är stabilt för K < 7. Bodediagram K=5 K=7 K=1 1.5 -.5-1 K=5 K=7 K=1 Nyquistkurva Nyquistkriteriet kan generaliseras till fall då amplitud- och fasmarginal inte är väldefinierade. ex) låt kretsförstärkningen i ett återkopplat system ges av 5 4 3 2 1-1 -9 Bodediagram -135-18 -225-27 -1.5-2 -2.5-3 -4-3.5-3 -2.5-2 -1.5-1 -.5.5 Realdel Figuren till höger visar ett Bodediagram för -135-18?? -225 1-1 1 1 1 1 2

Imaginärdel Varför bry sig om Nyquistkriteriet? 13 Nyquistkriteriet (förenkling av Resultat 3.3): Om kretsförstärkningen har alla poler i VHP, utom möjligen upp till två poler i origo, så är det slutna systemet stabilt om och endast om Nyquistkurvan inte omsluter punkten -1 (medurs). Stabilitet för det slutna systemet 14 Våra hjälpmedel för att analysera stabilitet hos det slutna systemet så här långt: ex, forts) Från Nyquistkurvan framgår det att det slutna systemet är stabilt då punkten -1 inte omsluts av 5-5 -1-15 Nyquistkurva Slutna systemets poler ligger alla i VHP (negativ realdel) Rotort (polernas beteende m.a.p. någon parameter) Bodediagram för det öppna systemet (amplitud- och fasmarginal) Nyquistkriteriet -2-25 -3-35 -2-15 -1-5 Realdel Exempel från forskning inom systembiologi 15 Exempel från forskning inom systembiologi 16 sin in sin ut Stegsvar We used linear-systems theory to develop a predictive model for the response to arbitrary osmotic signals u(t). Bodediagram Tillståndsform (introduceras på föreläsning 8) Blockdiagram De gör alltså exakt den typ av frekvensanalys som vi pratade om på förra föreläsningen i samband med ögon-dynamiken, d.v.s 1. Skicka in sinusar med olika frekvenser (en åt gången). 2. Notera svaret och använd sin in sin ut. 3. Plotta resultatet i ett Bodediagram.

Specifikationer för slutna systemet 17 Samband mellan Bodediagram och stegsvar 18 (d.v.s. en brytpunkt i =a) Resonanstopp Idealt vill vi ha detta slutna system. Approximativt samband: Resonansfrekvens I verkligheten får vi detta slutna system. Approximativt samband: Bandbredd PID regulator 19 Ex. P-regulator 2 Proprop. Integrerande Deriverande Rodervinkel u Flygplan Rollvinkel y e(t) = r(t) y(t) är reglerfelet. Laplacetransform för PID regulatorn Vill ha ett snabbare system, d.v.s. öka En ren förstärkningsökning ger en ökad bandbredd (snabbare system), men fasmarginalen minskar (ökad översläng, högre resonanstopp).

Bodediagram för flygplan 21 Några begrepp som får summera föreläsning 6 24 Rodervinkel u Flygplan Rollvinkel y Kretsförstärkning: Annat namn för det öppna systemet (F(s)G(s)). Skärfrekvens: Fasmarginal: Amplitudmarginal: Fas-skärfrekvens: Bandbredd: Anger det -värde för vilket förstärkningen sjunkit under 3dB. Resonanstopp: En förstärkningstopp i närheten av en viss frekvens. Resonansfrekvens: Den frekvens kring vilken det finns en resonanstopp.