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

Relevanta dokument
TSIU61: Reglerteknik. Frekvensbeskrivning Bodediagram. Gustaf Hendeby.

Frekvensbeskrivning, Bodediagram

Frekvensbeskrivning, Bodediagram

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

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

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

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

Nyquistkriteriet, kretsformning

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

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

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

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

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

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

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

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

Reglerteknik AK Tentamen

TSIU61: Reglerteknik. Matematiska modeller Laplacetransformen. Gustaf Hendeby.

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

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

Reglerteknik AK, FRTF05

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Reglerteknik AK, FRT010

Reglerteknik AK. Tentamen kl

TENTAMEN I REGLERTEKNIK TSRT03, TSRT19

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

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

Lösningar Reglerteknik AK Tentamen

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

ERE 102 Reglerteknik D Tentamen

TSIU61: Reglerteknik. Poler och nollställen Stabilitet Blockschema. Gustaf Hendeby.

Specifikationer i frekvensplanet ( )

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

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

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

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

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

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

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 7

Överföringsfunktion 21

TSIU61: Reglerteknik

Reglerteknik AK. Tentamen 24 oktober 2016 kl 8-13

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

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

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

Föreläsning 10, Egenskaper hos tidsdiskreta system

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

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

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

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

A

Cirkelkriteriet (12.3)

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

TENTAMEN Modellering av dynamiska system 5hp

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Reglerteknik AK. Tentamen 27 oktober 2015 kl 8-13

Övningar i Reglerteknik

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 8

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

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

REGLERTEKNIK, KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000, EL1110 och EL1120

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

TENTAMEN I TSRT19 REGLERTEKNIK

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

TENTAMEN I TSRT22 REGLERTEKNIK

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

För ett andra ordningens system utan nollställen, där överföringsfunktionen är. ω 2 0 s 2 + 2ζω 0 s + ω0

Reglerteknik AK, FRTF05

REGLERTEKNIK Laboration 5

G(s) = 5s + 1 s(10s + 1)

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

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

Reglerteknik, TSIU 61

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

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

Reglerteknik AK. Tentamen 9 maj 2015 kl 08 13

Lösningar Reglerteknik AK Tentamen

Systemteknik/Processreglering F2

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 5

Övning 3. Introduktion. Repetition

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN: DEL A Reglerteknik I 5hp

INLÄMNINGSUPPGIFT I. REGLERTEKNIK I för STS3 & X4

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

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

Transkript:

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 / 25 Innehåll föreläsning 5 TSIU6: Reglerteknik Föreläsning 5 Frekvensbeskrivning Bodediagram Gustaf Hendeby ˆ Sammanfattning av föreläsning 4 ˆ Introduktion till frekvensbeskrivning ˆ Sinus in, sinus ut ˆ Frekvensfunktion ˆ Bodediagram gustaf.hendeby@liu.se TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 2 / 25 Sammanfattning från föreläsning 4 (/3) t u(t) = K P e(t) + K I e(τ) dτ }{{} t 0 Proportionell }{{} Integrerande e(t) = r(t) y(t) är reglerfelet. PID formuleringar Laplacetransform för PID regulatorn ( U(s) = K P + K ) I s + K Ds E(s) En alternativ parametrisering ( U(s) = K + ) T I s + K Ds E(s) + K D de(t) dt }{{} Deriverande TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 3 / 25 Sammanfattning från föreläsning 4 (2/3) Intuition för PID-regulator P -reglering betrakatar felet just nu (minskar reglerfelet) I -reglering minns även gamla fel (tar bort stationärt fel) D -reglering förutser vad som kommer att hända (stabiliserar)

TSIU6 F orel asning 5 Gustaf Hendeby HT 207 4 / 25 Sammanfattning av f orel asning 4 (3/3) F or ett insignal-utsignalstabilt aterkopplat systemet g aller: r(t) = A r(t) = At r(t) = A 2 t 2 = Om e0 = 0 = Om e0 = e = 0 = = S(0) s 0 + Go (s) S(0) e = lim = lim s 0 sgo (s) s 0 s S(0) e2 = lim 2 = lim 2 s 0 s Go (s) s 0 s e0 = lim Frekvensbeskrivning Felkoefficienterna kan allts a ses som koefficienter i en serieutveckling av k anslighetsfunktionen S(s) = e0 + e s + e2 s2 +... TSIU6 F orel asning 5 Gustaf Hendeby Exempel: h ogtalarspecification HT 207 6 / 25 TSIU6 F orel asning 5 Gustaf Hendeby HT 207 7 / 25 Exempel: best am h ogtalarspecification H ogtalartest: En testsignal (en sinusformad sp anning) skickas till h ogtalaren. En mikrofon m ater ljudet och registrerar f orst arkningen fr an sp anningsstyrka till ljudvolym. Typiska fenomen: M atsignalen (ljudet) har samma frekvens (skulle l ata v aldigt illa annars) men f orst arkningen beror p a frekvensen.

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 8 / 25 Exempel: frekvenssvar TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 8 / 25 Exempel: frekvenssvar Insignal: u(t) = π 2 sin(πt) Insignal: u(t) = π 2 sin(4πt) Utsignal: Sinussignal med en amplitud på ungefär 3 m Utsignal: Sinussignal med en amplitud på ungefär 80 cm TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 8 / 25 Exempel: frekvenssvar TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 9 / 25 Sinus in, sinus ut Insignal: u(t) = π 2 sin(0.5πt) Experimentellt underbyggd tes Utsignal: Sinussignal med en amplitud på ungefär 6 m Sinussignal in ger sinussignal ut (assymptotiskt efter att effekter av begynnelsetillståndet försvunnit)

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 0 / 25 Exempel: sinus in, sinus ut TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 / 25 Sinusar kan approximera mycket Många signaler som inte ser ut som sinusar kan approximeras med sinusar. Ex fyrkantsvåg, N anger hur många sinusar som används. N = N = 5 N = 2 N = 00 TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 2 / 25 Frekvensanalys av ögondynamik Bodediagram Ögat har en reglermekanism som ser till att lagom ljusmängd kommer till näthinnan genom att pupillens storlek anpassas till det infallande ljuset.

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 4 / 25 Grafisk framställning av frekvensfunktionen Frekvensfunktionen kan skrivas som i arg G(iω) G(iω) = G(iω) e TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 5 / 25 Frekvenssvar Bodediagram består av: ˆ Amplitudkurva G(iω) ˆ Faskurva arg G(iω) G(s) = s + TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 6 / 25 Frekvenssvar Bilens förstärkning från rattutslag till lateral position TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 7 / 25 Hendrik W. Bode (905 982) Bodediagrammets upphovsman ˆ 905 född i Wisconsin, USA ˆ 926 Bell Labs ˆ Jobbade med t ex filter och utjämnare ˆ Sen mer med teoretiska aspekter (Math Research Department) relaterat till bl a långdistanstelefoni ˆ 935 PhD Columbia Unversity, NYC ˆ 938 belopps- och faskurva för stabilitet ˆ WWII: var med och utvecklade elektriska styrsystem för avfyrning. Senare också inom missilsystem.

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 8 / 25 Varför är bodediagram bra? TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 9 / 25 Första ordningens system Bodediagram för G(s) = s + p Lutningen ges i db-skalan av 20 db per 0 rad/s, eller 20 db per dekad.. Seriekoppling av system är enkelt (addera kurvorna). 2. Potenser av s blir räta linjer. Dekad = 0-potens TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 9 / 25 Första ordningens system Bodediagram för G(s) = s + p TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 20 / 25 Andra ordningens system Bodediagram för G(s) = s 2 + 2ζs + Den asymptotiska approximationen är dålig nära resonanstoppen. G(iω) : Amplitudkurva (belopskurva) log-log-skala (ofta i db) arg G(iω): Faskurva (argumentkurva) lin-log-skala

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 2 / 25 Ytterligare ett exempel G(s) = (s + )(s + 0) Statisk förstärkning: G(0) = 0 (= 20 db) TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 22 / 25 Bodediagram för allmänna system Allmän rationell överföringsfunktion: G(s) = K( + s z )( + s z 2 )... ( + s z m ) s p ( + s p )( + s p 2 )... ( + s p n ) Amplitudkurva: log G(iω) = log K p log ω + log + iω z + + log + iω z m log + iω p log + iω p n Faskurva: arg G(iω) = p90 + arctan ω z + + arctan ω z m arctan ω p arctan ω p n Asymptotiska bodediagram ger en oftast bra approximation av den exakta kurvan, undantag är frekvensområden där flera närliggande brytpunkter bryter åt samma håll och nära en resonanstopp. Tumregel ˆ Brytpunk i täljaren = Asymp. Ampl. kurvans lutning ökar med. ˆ Brytpunk i nämnaren = Asymp. Ampl. kurvans lutning minskar med. TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 23 / 25 Bodediagram för ögondynamik Experiment Genom att utföra en rad sinus in, sinus ut experiment kan vi skissa upp ett bodediagram för ögondynamiken. Vi har experimentellt tagit reda på systemets dynamik genom att göra mätningar på systemet. Sammanfattning

TSIU6 Föreläsning 5 Gustaf Hendeby HT 207 25 / 25 Några begrepp som får summera föreläsning 5 Bodediagram: Figurer som var för sig visar amplitudkurvan och faskurvan som funktion av ω ˆ G(iω) Amplitudkurva (beloppskurva), log-log-skala ˆ arg G(iω) Faskurva (argumentkurva), lin-log-skala Brytpunkt: Den frekvens där 2 asymptoter skär varandra i ett bodediagram