Feladatgy jtemény az Irányítástechnika II. c. tárgyhoz

Hasonló dokumentumok
( ) abszolút érték függvényét!

Irányítástechnika 3. előadás

Frekvenciatartomány Irányítástechnika PE MI BSc 1

Érzékelők és beavatkozók

Tartalom. Soros kompenzátor tervezése 1. Tervezési célok 2. Tervezés felnyitott hurokban 3. Elemzés zárt hurokban 4. Demonstrációs példák

Laplace transzformáció

Ipari folyamatirányítás

A kör harmadik pontjának meghatározásához egy könnyen kiszámítható pontot keressünk

Bevezetés az állapottér elméletbe: Állapottér reprezentációk

A maximálisan lapos esetben a hurokerősítés Bode diagramjának elhelyezkedése Q * p így is írható:

Segédlet a gyakorlati tananyaghoz GEVAU141B, GEVAU188B c. tantárgyakból

Tartalom. 1. Állapotegyenletek megoldása 2. Állapot visszacsatolás (pólusallokáció)

FELADATMEGOLDÁSI GYAKORLATOK SZABÁLYOZÁSTECHNIKA

Tartalom. Állapottér reprezentációk tulajdonságai stabilitás irányíthatóság megfigyelhetőség minimalitás

Az átviteli (transzfer) függvény, átviteli karakterisztika, Bode diagrammok

Márkus Zsolt Értelmezések, munkapont beállítások BMF -

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Irányítástechnika 4. előadás

Matematika M1 1. zárthelyi megoldások, 2017 tavasz

Irányítástechnika II. Nem hivatalos vizsga beugró kérdéssor kidolgozás

L-transzformáltja: G(s) = L{g(t)}.

A Bode-diagram felvétele

Tartalom. Robusztus stabilitás Additív hibastruktúra Multiplikatív hibastruktúra

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

Eötvös Lóránd Tudományegyetem Természettudományi Kar. A Laplace-transzformáció és alkalmazásai. Szakdolgozat. Laczkó Éva

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

1.1. A Laplace-transzformált és fontosabb tulajdonságai

Hurokegyenlet alakja, ha az áram irányával megegyező feszültségeséseket tekintjük pozitívnak:

AUTOMATIKA DE-MFK, Villamosmérnöki Szak Alapfogalmak

Kidolgozott minta feladatok kinematikából

Függvények július 13. Határozza meg a következ határértékeket! 1. Feladat: x 0 7x 15 x ) = lim. x 7 x 15 x ) = (2 + 0) = lim.

Mindennapjaink. A költő is munkára

Laplace-transzformáció és alkalmazása

TestLine - Fizika 7. osztály mozgás 1 Minta feladatsor

Irányítás előrecsatolással (Feed-forward control)

= 450 kg. b) A hó 4500 N erővel nyomja a tetőt. c) A víz tömege m víz = m = 450 kg, V víz = 450 dm 3 = 0,45 m 3. = 0,009 m = 9 mm = 1 14

Alaptagok Nyquist és Bode diagramjai

Villámvédelem 3. #5. Elszigetelt villámvédelem tervezése, s biztonsági távolság számítása. Tervezési alapok (norma szerint villámv.

8.19 Határozza meg szinuszos váltakozó feszültség esetén a hányadosát az effektív értéknek és az átlag értéknek. eff. átl

Négypólusok tárgyalása Laplace transzformációval

Maradékos osztás nagy számokkal

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

Stabilitás. Input / output rendszerek

Széchenyi István Egyetem MTK Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék Tartók statikája I. Dr. Papp Ferenc RÚDAK CSAVARÁSA

Ha ismert (A,b,c T ), akkor

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, II. forduló, Megoldások. F f + K m 1 g + K F f = 0 és m 2 g K F f = 0. kg m

Az aszinkron (indukciós) gép.

Mechanika I-II. Példatár

TARTÓSZERKEZETEK II.-III.

RC tag mérési jegyz könyv

Laplace-transzformáció és alkalmazása

A 2006/2007. tanévi Országos középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és azok megoldásai f i z i k á b ó l. I.

Egyedi cölöp süllyedésszámítása

Irányítástechnika II. előadásvázlat

Alaptagok Nyquist- és Bode-diagramjai

Irányításelmélet és technika I.

Irányítástechnika. II. rész. Dr. Turóczi Antal

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

DIFFERENCIÁL EGYENLETRENDSZEREK DR. BENYÓ ZOLTÁN

Szabályozás Irányítástechnika PE MIK MI BSc 1

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK LENGÉSTANBÓL: A rugóállandó a rugómerevség reciproka. (Egyik végén befogott tartóra: , a rugómerevség mértékegysége:

1. A mozgásokról általában

2006/2007. tanév. Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny I. forduló november 10. MEGOLDÁSOK

Történeti Áttekintés

Dinamika. F = 8 N m 1 = 2 kg m 2 = 3 kg

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki Kar Repülőgépek és hajók Tanszék

Csak felvételi vizsga: csak záróvizsga: közös vizsga: Villamosmérnöki szak BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar május 31.

Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, I. forduló, 2003/2004. Megoldások 1/9., t L = 9,86 s. = 104,46 m.

A rögzített tengely körül forgó testek kiegyensúlyozottságáról kezdőknek

Gyengesavak disszociációs állandójának meghatározása potenciometriás titrálással

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Megoldások november

Rendszervizsgálat frekvencia tartományban

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

A 32. Mikola Sándor Fizikaverseny feladatainak megoldása Döntı - Gimnázium 10. osztály Pécs pont

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

Utolsó el adás. Wettl Ferenc BME Algebra Tanszék, Wettl Ferenc (BME) Utolsó el adás / 20

Hajlított tartó elmozdulásmez jének meghatározása Ritz-módszerrel

Dr. Gyurcsek István. Példafeladatok. Helygörbék Bode-diagramok HELYGÖRBÉK, BODE-DIAGRAMOK DR. GYURCSEK ISTVÁN

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

Tanulókísérletek az ILIAS-on

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

pont) Írja fel M struktúrában a parametrikus bizonytalansággal jellemzett

Komplex számok trigonometrikus alakja

Távközlési mérések Laboratórium ALCATEL OPTIKAI VÉGBERENDEZÉS MÉRÉSE

PID szabályozó tervezése frekvenciatartományban

A robusztos PID szabályozó tervezése

Számítógépes gyakorlat Irányítási rendszerek szintézise

Irányítástechnika (BMEGERIA35I) SOROS KOMPENZÁCIÓ. 2010/11/1. félév. Dr. Aradi Petra

L'Hospital-szabály március 15. ln(x 2) x 2. ln(x 2) = ln(3 2) = ln 1 = 0. A nevez határértéke: lim. (x 2 9) = = 0.

Forgó mágneses tér létrehozása

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

FPC-500 hagyományos tűzjelző központ

Függvények vizsgálata

VIII. Reinforced Concrete Structures I. / Vasbetonszerkezetek I. Dr. Kovács Imre PhD tanszékvezető főiskolai tanár

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

Átírás:

BME Közlekedéautomatikai Tanzék Feladatgy jtemény az Irányítátechnika II. c. tárgyhoz Özeállította: Dr. Bokor Józef egyetemi tanár Dr. Gápár Péter egyetemi tanár Bauer Péter tudományo munkatár Lupay Tamá tudományo munkatár Németh Baláz PhD hallgató Tettamanti Tamá tanáregéd 2

Tartalomjegyzék. Dinamiku rendzerek é irányítáuk: klaziku módzerek 3.. Egy ki matematika....................................... 3... Laplace- é inverz Laplace-tranzformáció....................... 3..2. Polinomoztá....................................... 5.2. Rendzerek vizgálata id - é operátortartományban..................... 7.3. Rendzerek vizgálata frekvenciatartományban........................ 23.4. Soro kompenzálá........................................ 35.5. Robuztu tabilitá....................................... 47 2. Bevezeté az állapottér-elméletbe 55 2.. Állapottér-reprezentációk tulajdonágai, kapcolata...................... 55 2.2. Póluallokáció........................................... 67

El zó A feladatgy jtemény a BME Közlekedémérnöki Karán oktatott Irányítátechnika II. tantárgy oktatái egédleteként a gyakorlati példák megoldáát é megértéét hivatott zolgálni. A gy jteményben található 63 darab feladat az elmúlt év zárthelyi dolgozatainak é vizgáinak zemelvénye. A példák végigkövetik a tantárgy elméleti tananyagát jó gyakorlái é ellen rzéi lehet éget biztoítva a különböz feladattípuokhoz. Megjegyzend ugyanakkor, hogy a kidolgozott feladatok megértééhez zükége a tananyag elméleti rézének megfelel imerete i. Külön közönet illeti meg Polgár Jáno MSc hallgatót a egédlet özeállítáában való rézvételéért, illetve Bauer Péter tudományo munkatárat a feladatgy jtemény lektorálááért. 2

. fejezet Dinamiku rendzerek é irányítáuk: klaziku módzerek.. Egy ki matematika Ebben a fejezetben a feladatgy jteményben található feladatok megoldáához zükége matematikai apparátu gyakorláára találunk feladatokat. A feladatok az egyoldala Laplace-tranzormáció (a továbbiakban jelz nélkül), az inverz Laplace-tranzformáció é a polinomoztá területére terjednek ki. Az el bbi két témakör rézleteebb kifejtée megtalálható [ A. függelékében. A mátrixzámítá néhány területére az említett m C. függeléke tér ki.... Laplace- é inverz Laplace-tranzformáció Adjuk meg a következ függvények Laplace-tranzformáltját (L-tranzformáltját)! A L-tranzformáció olyan integráltranzformáció, mely az id tartományi f(t) függvényhez az operátortartománybeli F () függvényt rendeli a következ képpen: F () f(t)e t dt, C.. f(t) e αt F () L{e αt } lim t [ e t(α+) (α + ) [ e t(α+) e t(α+) dt (α + ) (α + ) (α + ) α + t e αt e t dt e t(α+)..2 f(t) e αt F () L{ e αt ( } e αt ) ( e t dt e t e t(α+)) dt [ [ e t e t(α+) e t dt e t(α+) dt (α + ) [ ( ) [ ( ) e t lim e t e t(α+) lim e t(α+) t t (α + ) (α + ) [ t t [ (α + ) α + 3

..3 f(t) e iωt F () L{e iωt } lim t [ e t( iω) ( iω) [ e t( iω) e t( iω) dt ( iω) ( iω) ( iω) iω t e iωt e t dt e t( iω) Határozzuk meg a következ függvények inverz Laplace-tranzformáltját(L -tranzformáltját)! Megjegyzé: F () b() alakú függvények eetén az inverz Laplace-tranzformált a Reiduum-tétel a() egítégével i kizámítható: [ n f(t) lim ( p i ) b() p i a() et, ahol a p i -k az a() polinom gyökei (azaz az a() egyenlet megoldáai)...4 F () 2 5 + i F (), 4 + 5 f(t) lim 5 + 5 p 5 ( + ), 4 5 + e t 5 lim 2 5 et 2 5 e 5 t 5..5 F () 2 (5 + ) F (), 4 ( + 5 ) ( + 5 ) p, p 2 5 ( f(t) lim, 4 ( + ) e t + lim + ), 4 ( 5 5 + ) e t 5 5 2 2 e 5 t 2 ( e t) 5 4

..6 F () ( 2 + 3 + 2) + lim 2 ( 2 + 3 + 2) p, p 2, p 3 2 [ [ ( + )( + 2) et + lim ( + ) ( + )( + 2) et f(t) lim [ ( + 2) ( + )( + 2) et 2 + ( + 2) e t + + 2 ( 2 + ) e 2t 2 e t + 2 e 2t..2. Polinomoztá A következ feladatok a polinomoztá témakörébe tartoznak. A polinomoztá menete a következ : kizámítjuk az oztandó é az oztó legnagyobb kitev j tagjainak hányadoát. Ezzel az értékkel vizazorozzuk az oztót. Az így kapott eredményt kivonjuk az oztandóból. Ezután a kivoná utáni értéket tekintjük oztandónak, é ezen alkalmazzuk az el bb leírt lépéeket. Az oztá addig tart, amíg az oztandó legnagyobb kitev j tagjának fokzáma nagyobb vagy egyenl, mint az oztó legnagyobb kitev j hatványának fokzáma...7 (x 5 + x 4 x 3 2x ) : (x 2 + ). lépé: Az oztandó é az oztó legnagyobb kitev j tagjának hányadoa: x 3 (x 5 + x 4 x 3 2x ) : (x 2 + ) x 3 (x 5 + x 3 ) x 4 2x 3 2x (ez lez az új oztandó) 2. lépé: Az új oztandó é az oztó legnagyobb kitev j tagjának hányadoa: x 2 (x 4 2x 3 2x ) : (x 2 + ) x 2 (x 4 + x 2 ) 2x 3 x 2 2x (ez lez az új oztandó) 3. lépé: Az új oztandó é az oztó legnagyobb kitev j tagjának hányadoa: 2x ( 2x 3 x 2 2x ) : (x 2 + ) 2x ( 2x 3 2x) x 2 (ez lez az új oztandó) 4. lépé: Az új oztandó é az oztó legnagyobb kitev j tagjának hányadoa: 5

( x 2 ) : (x 2 + ) ( x 2 ) A eredmény: x 3 + x 2 2x..8 (x 3 ) : (x ) (x 3 ) : (x ) x 2 + x + (x 3 x 2 ) x 2 (x 2 x) x (x ) Az eredmény: x 2 + x +..9 (x 4 2x 3 + 4x 2 6x + 8) : (x ) (x 4 2x 3 + 4x 2 6x + 8) : (x ) x 3 x 2 + 3x 3 (x 4 x 3 ) x 3 + 4x 2 6x + 8 ( x 3 + x 2 ) 3x 2 6x + 8 (3x 2 3x) 3x + 8 ( 3x + 3) 5 Az oztában maradék képz dött.az eredmény: x 3 x 2 + 3x 3 + 5 x.. (x 5 2x 4 + x 3 + 7x 2 2x + ) : (x 2 2x + 2) (x 5 2x 4 + x 3 + 7x 2 2x + ) : (x 2 2x + 2) x 3 x + 5 (x 5 2x 4 + 2x 3 ) x 3 + 7x 2 2x + ( x 3 + 2x 2 2x) 5x 2 x + (5x 2 x + ) Az eredmény: x 3 x + 5 6

.. (2x 4 x 3 + 4x 2 + 3x + 2) : (x 2 + x + ) (2x 4 x 3 + 4x 2 + 3x + 2) : (x 2 + x + ) 2x 2 3x + 5 (2x 4 + 2x 3 + 2x 2 ) 3x 3 + 2x 2 + 3x + 2 ( 3x 3 3x 2 3x) 5x 2 + 6x + 2 (5x 2 + 5x + 5) x 3 Az oztában maradék képz dött.az eredmény: 2x 2 3x + 5 + x 3 x 2 + x +.2. Rendzerek vizgálata id - é operátortartományban A következ feladatokban adott egy átviteli függvény. Adjuk meg a hozzá tartozó úly- ( w(t)) é átmeneti (v(t)) függvényt! A megoldát ábrázoljuk a jellegzete értékek felt ntetéével! A feladatokban az Y () G() U() özefüggét haználjuk! (A bemen jelek L-tranzformáltjai megtalálhatók [ 26. oldalán.).2. G() + G() + W () G() + p ( w(t) L {G() } L + lim + ) e t ( + ) e t Az eredményként kapott függvény A e t T alakú. V () G() ( + ) p, p 2 { v(t) L G() } L ( + ) lim ( + ) e t + 7

+ lim ( + ) ( + Az eredményként kapott függvény A ( e t T ) alakú. ) e t + e t e t. Súlyfüggvény Átmeneti függvény.9.9.8.8.7.7.6.6 w(t).5 v(t).5.4.4.3.3.2.2.. T 2 3 4 5 6 T 2 3 4 5 6 t t.2.2. G() 5 5 + G() + 5 W () G() + 5 p 5 w(t) L {G() } L ( + lim + ) ( 5 5 + ) e t e 5 5 ( ) V () G() + p, p 2 5 5 { v(t) L G() } L + L ( 5 + ) 5 5 t 8

lim ( + ) e t + 5 lim 5 ( + ) ( 5 + ) e t 5 5 e 5 5 ( e t) 5 5 t Súlyfüggvény 5 Átmeneti függvény.9.8.7.6 w(t).5 v(t).4.3 5.2. T5 2 3 4 5 6 7 8 9 T5 2 3 4 5 6 7 8 9 t t.2.3 G() 5 + 3, 5 2 + 2, 7 + Megjegyzé: a máodfokú nevez polinom máodfokú tagjának együtthatóját célzer -re válaztani, ugyani a máodfokú kifejezé gyöktényez alakjában ekkor -el kell zorozni az ( p i ) tagokat. Így + 6 G() 2 + 5, 4 + 2 alakú. W () G() ( 2 + 5, 4 + 2) p, 4, p 2 5 { } [ + 6 w(t) L {G() } L + 6 2 lim ( +, 4) + 5, 4 + 2,4 ( +, 4)( + 5) et + [ + 6 + lim ( + 5) 5 ( +, 4)( + 5), 4 + 6 et e,4t + 5 + 6, 4 + 5 5 +, 4 e 5t v(t) L {, 435 e,4t + 9, 565 e 5t V () G() ( 2 + 5, 4 + 2) p, p 2, 4, p 3 5 G() } L { + 6 ( 2 + 5, 4 + 2) } lim [ + 6 ( +, 4)( + 5) et + 9

+ lim,4 3 + [ ( +, 4) [ + 6 ( +, 4)( + 5) + 6 et + lim ( + 5) 5 ( +, 4)( + 5) et (, 4) + 6, 4 (, 4 + 5) ( 5) + 6 e,4t + 5 ( 5 +, 4) e 5t 3, 8 e,4t, 92 e 5t Súlyfüggvény 3 Átmeneti függvény 9 8 2.5 7 6 2 w(t) 5 v(t).5 4 3 2.5 2 3 4 5 6 7 8 t 2 4 6 8 2 4 6 t.2.4 G() 5 + 3 2 + 6 + 5 + lim 5 W () G() 2 + 6 + 5 p, p 2 5 { } [ 5 + 3 w(t) L {G() } L 2 lim ( + ) + 6 + 5 [ 5 + 3 ( + 5) ( + )( + 5) et 5 + 3 + 5 5 + 3 ( + )( + 5) et e t + 5 5 + 3 e 5t, 5 e t + 5, 5 e 5t 5 + + 5 Súlyfüggvény 4 3 w(t) 2.5.5 2 2.5 3 t

v(t) L { + lim V () G() ( 2 + 6 + 5) p, p 2, p 3 5 [ G() ( + ) } { } L 5 + 3 ( 2 + 6 + 5) [ 5 + 3 ( + )( + 5) et + lim 5 lim [ ( + 5) 5 + 3 ( + )( + 5) et 5 + 3 ( + )( + 5) et 3 5 + 5 + 3 4 e t + 22 5 ( 4) e 5t 3 5 + 2 e t, e 5t +.9 Átmeneti függvény.8.7.6.5 v(t).4.3.2. 2 3 4 5 6 7 t A továbbiakban az.2 é.3 fejezetben analóg villamo áramköröket é mechanikai özeállítáokat vizgálunk. A következ kben néhány általáno érvény megállapítát tezünk a fejezetek feladataira vonatkozóan. Analóg villamo áramkörök vizgálata eetén az átviteli függvénybe az operátoro impedanciákat kell behelyetteíteni: R helyére R kerül, C helyére C kerül, L helyére pedig L kerül. A példákban pazív é aktív négypóluok vielkedéét vizgáljuk. A pazív négypóluokban cak pazív elemek (ellenállá, kondenzátor, induktivitá) találhatók, míg az aktívakban m veleti er ít i zerepel. Pazív négypóluok eetén az átviteli függvényt a következ képpen lehet felírni: G() Z ki Z be, ahol Z ki a kimeneti impedancia (az az impedancia, amit a négypólu kimeneti oldaláról betekintve látunk), Z be pedig a bemeneti impedancia (az az impedancia, amit a négypólu bemeneti oldaláról betekintve látunk). Az elmondottakat ábra i zemlélteti. Aktív négypóluok eetén az átviteli függvényt a következ képpen kell felírni: G() Z v Z be, ahol Z v a vizacatolái impedancia (az az impedancia, ami a vizacatoló ágban van), Z be

pedig a bemeneti impedancia (az az impedancia, ami a négypólu bemenetén van). Az elmondottakat ábra i zemlélteti. Mechanikai rendzerekre vonatkozó megjegyzéek:. Ha az átviteli függvény nevez je máodfokú, akkor hozzuk a függvényt olyan alakra, hogy ezen máodfokú tag együtthatója legyen. 2. A feladatokban vázolt rendzerekben található cillapítókamrák vielkedéére a Rayleigh-féle dizipáció igaz. Így az egyenletekben zinte ugyanazt kell felírni, mint a rugók eetében, de a cillapítá nem a távolágtól, hanem annak id zerinti deriváltjától, a ebeégt l függ. 3. A feladatokban er egyenúlyi egyenleteket írunk fel. Mindenütt adott egy y elmozdulá kimenet, erre a kimenetre írjuk fel az er egyenúlyt Newton II. axiómája zerint (F m a m ÿ, ahol m a tömeget, a, ill. ÿ a gyorulát jelöli). 4. Megállapodá zerint az id tartományi változókat kibet vel, az operátortartománybelieket pedig nagybet vel jelöljük. 5. [2 é a mérnöki gyakorlat zerint a rugóban ébred er F y, ahol a rugómerevég, y pedig a rugó hozváltozáa. A mértékegyég: [ N m. A rugómerevég reciproka a rugóállandó, melyet c-vel jelölünk; [c m N. Mindezek ellenére a következ feladatokban a rugómerevég c-vel van jelölve, mivel C a Laplace-operátor..2.5 Adott az alábbi négypólu. Határozzuk meg a rendzer úly- é átmeneti függvényét! R kω, R 2 5kΩ, C 2µF, w(t)?, v(t)? G() Z ki Z be R 2 R 2 + R C R 2 + R 2 R C R C + C R R 2 C + R 2 R R 2 C + R + R 2 R 2 + R 2 R R C + 5(, 2 + ) 6(, 67 + ) R 2 R R 2 C + R + R 2 R C + A L -tranzformációt cak akkor lehet elvégezni, ha a zámláló fokzáma kiebb, mint a nevez é. Az ilyen alakú függvény el állítáa például polinomoztáal történhet. 2

5 G() 5 6 6 5 5 3 3 + W () G() + 6 + 6 p 6 { w(t) L {G() } L } { } L {} L + 6 + 6 [ δ(t) lim ( + 6) 6 + 6 et δ(t) e 6t V () G() ( + 6) p, p 2 6 { v(t) L G() } { } { } L L ( + 6) (t) + lim 6 [ { lim [ ( + 6) 5 6 + 6 e 3 ( + 6) et ( + 6) et 5 3 t + } Súlyfüggvény Átmeneti függvény.98 2.96 3.94 4.92 w(t) 5 v(t).9 6 7.88 8.86 9.84..2.3.4.5.6.7.8.9.,7 t.82..2.3.4.5.6.7.8.9 T,7 t x 3 3

.2.6 Adjuk meg a rendzer átviteli függvényét! mÿ c(u y) + k( u ẏ) mÿ + cy + kẏ cu + k u Térjünk át operátortartományba. m 2 Y + ky + cy ku + cu (m 2 + k + c)y (k + c)u G Y () U() k + c m 2 + k + c.2.7 Adjuk meg a rendzer átviteli függvényét! c 3 N m, c 2 2 N m,, k N m A rendzer vielkedée egy egyenlettel nem írható le, ezért bevezetjük a z imeretlent az ábrán látható módon. kż c 2 (y z) c (u y) c 2 (y z) kz c 2 Y c 2 Z c U c Y c 2 Y c 2 Z Z c 2Y k + c 2 c2 2Y c U c Y c 2 Y k + c 2 (kc + c c 2 )U (kc + c c 2 + kc 2 + c 2 2 c 2 2)Y G() Y () U() kc + c c 2 3 + 6 k(c + c 2 ) + c c 2 5 + 6 4

.2.8. Számítuk ki é ábrázoljuk a rendzer úly- é átmeneti függvényét! k 5 N m, c 2 N m, c 2 3 N m c 2 y c (u y) + k( u ẏ) c 2 Y c U c Y + ku ky (c + c 2 + k)y (c + k)u G() Y () U() c + k c + c 2 + k 5 + 2 5 + 5 3 5 + 5 W () G() + p 3 w(t) L {G() } L {} L 5 + δ(t) lim ( + ) ( 3 5 + 3 5 + ) e t δ(t) 3 5 e t delta(t) Súlyfüggvény..2.3.4 w(t).5.6.7.8.9. T 2 3 4 5 6 t 5

(t) ( + ) ( + ) ( V () G() p, p 2 { v(t) L G() } { } 3 L L ( 5 + ) 3 3 lim 5 ) e t ( 5 + 2 5 + 3 5 e t + lim + ) e t Átmeneti függvény.9.8 v(t).7.6.5.4 T 2 3 4 5 6 t.2.9 Határozzuk meg az alábbi rendzer átviteli, úly- é átmeneti függvényét! c 4 N m, k N m, k 2 2 N m Bevezetjük a z egédváltozót. 6

G() Y () U() cz k (ẏ ż) k (ẏ ż) k 2 ( u ẏ) cz k Y k Z k Y k Z k 2 U k 2 Y Z k Y c + k k Y k Y k k + c k 2U k 2 Y ( ) Y k + k 2 k2 2 k 2 U k + c k 2 k + k 2 (k ) 2 c + k k k 2 + ck 2 k k 2 + c(k + k 2 ) + 4 + 6 2 + 6 W () G() k k 2 2 + ck 2 k 2 2 + ck + k k 2 2 + ck 2 k 2 2 + 6 p 6 { w(t) L {G() } L 2 } { } 2 L {} L + 6 + 6 [ 2 δ(t) lim ( + 6) 6 + 6 et δ(t) 2 e 6t Súlyfüggvény delta(t).2.4.6.8 w(t).2.4.6.8 2. T,67.2.3.4.5.6.7.8.9 t 7

(t) V () G() ( + 6) p, p 2 6 v(t) L { { lim [ G() 2 ( + 6) et } { } { } 2 L L ( + 6) [ } 2 + lim ( + 6) 6 ( + 6) et 2 3 + 3 e 6t Átmeneti függvény.95.9.85 v(t).8.75.7.65..2.3.4.5.6.7.8.9 T,67 t.2. Az alábbi adatok imeretében határozzuk meg c értékét, é írjuk fel a rendzer átviteli, úly- é átmeneti függvényét! c 2 3 N m, k 35N, v(t ), 6 m c 2 y c (u y) + k( u ẏ) c 2 Y c U c Y + ku ky G() Y () U() k + c k + c + c 2 A feladat megoldáához az egyik határértéktételt haználjuk. Lád [ 258. oldal Általánoan: A feladatra vonatkoztatva: lim y(t) lim Y () t ( lim v(t) lim t G() ) 8

35 + c lim v(t) lim G() lim t 35 + c + 3 c c + 3, 6 adott c 4, 5 N m 35 + 4, 5 G() 35 + 7, 5 3, 86 35 + 7, 5 +, 24 W () G() +, 24 p, 24 { } { } w(t) L {G() } L, 86, 86 L {} L +, 24 +, 24 [, 86 δ(t) lim ( +, 24),24 ( +, 24) et δ(t), 86 e,24t Súlyfüggvény delta(t)..2.3.4 w(t).5.6.7.8.9 T4,6735 5 2 25 3 t V () G() ( +, 24) p, p 2, 24 { v(t) L G() } { } { } { } L, 86, 86 L L ( +, 24) ( +, 24) (t) { lim [, 86 ( +, 24) et + lim,24 [ ( +, 24), 86 ( +, 24) et (t) (, 4, 4 e,24t ), 599 +, 4 e,24t } 9

Átmeneti függvény.95.9.85 v(t).8.75.7.65 T4,673 5 5 2 25 3 t.2. Mekkora k értéke, ha ξ, 2? Határozzuk meg a rendzer úly- é átmeneti függvényét! c 2 N m, c 2 3 N m, m 2kg mÿ c (u y) + k( u ẏ) c 2 y m 2 Y c U c Y + ku ky c 2 Y G() Y () U() k + c m 2 + k + c + c 2 k + c c + c 2 c + c 2 m c + c 2 2 + A nevez T 2 2 + 2T ξ + alakú. T 2 m T 2 c + c 2 2T ξ k k 24 N c + c 2 m, 2 +, G() 2 +, 2 +, 25 W () G() k c + c 2 + 2 +, 2 +, 25, 27, 2, 93 { } w(t) L {G() } L, 2 +, ( +, 27)( +, 93) [, 2 +, lim ( +, 27),27 ( +, 27)( +, 93) et + [, 2 +, + lim ( +, 93),93 ( +, 27)( +, 93) et, 34 e,27t +, 54 e,93t 2

.2 Súlyfüggvény.8.6 w(t).4.2.2 5 5 2 25 t v(t) L { + lim,27 [ V () G() ( 2 +, 2 +, 25) p, p 2, 27, p 3, 93 G() ( +, 27) } { } L, 2 +, ( 2 +, 2 +, 25), 2 +, ( +, 27)( +, 93) et + lim,93 lim [ [ ( +, 93), 2 +, ( +, 27)( +, 93) et +, 2 +, ( +, 27)( +, 93) et,, 27, 93 +, 27, 2 +,, 27 (, 27 +, 93), 93, 2 +, e,27t +, 93 (, 93 +, 27) e,93t, 4 +, 256 e,27t, 656 e,93t.9 Átmeneti függvény.8.7.6 v(t).5.4.3.2. 5 5 2 25 3 t 2

.2.2 Határozzuk meg k értékét, ha az y é y 2 pontok egyégugrá bemenet eetén 2 múlva kerülnek egymá mellé! c 2 N m, c 2 3 N m, c 2 3 N m, c 22 2 N m G G G 2 v(t) L { ( A bal oldalra: c 2 y c (u y ) + k( u ẏ ) c 2 Y c U c Y + ku ky G () Y () U() k + c k + c + c 2 A jobb oldalra: c 22 y 2 c 2 (u y 2 ) c 22 Y 2 c 2 U c 2 Y 2 G 2 () Y 2() U() c 2 c 2 + c 22 A rendzer kimenete: y y y 2 k + c k + c + c 2 ) V () G() c 2 2k 5 c 2 + c 22 5k + 25 2 5 k + 5 k + 5, 2 5 k k 2 L 5 2 ( k + 5 ) lim 5 k ( k + 5 ) e t + k ( + 5 ) 2 5 k ( k + 5 ) e t 5 + 3 5 e 5 k t k G() } + lim 5 k v(t) y(t) 5 + 3 5 e 5 k 2 Mivel a kiírá zerint egymá mellé kerülnek, így a két pont elmozduláának különbége. k 9, N m 22

.3. Rendzerek vizgálata frekvenciatartományban A további feladatok megoldáa el tt célzer áttanulmányozni a [3 dokumentumot az alaptagok tulajdonágairól. Jelen feladatgy jteményben az ábrákon a(z) (alap)tagok ponto Bodediagramjai zerepelnek. A feladatok megoldáa orán elegend a töréponto közelítét felrajzolni. Ehhez adnak támpontot az ábrákon bejelölt meredekég- é törépontértékek. Megjegyzé: - Bode-diagram felrajzoláához az átviteli függvényt alaptagok zorzatára bontjuk fel. - Nyquit-diagram felrajzoláához az átviteli függvényt alaptagok özegére bontjuk fel..3. Határozzuk meg az alábbi négypólu átviteli függvényét! Rajzoljuk fel a Nyquit- é Bode-diagramot! G() Z ki Z be R 4MΩ, C, 5µF C RC + C A kapott átviteli függvény egy TP-tag átviteli függvénye. RC + 2 + Nyquit diagram ω ω.5..5.2 Im.25.3.35.4.45 ω.5..2.3.4.5.6.7.8.9 Re 23

Bode Diagram Magnitude (db) 5 5 2 25 3 35 4 2 db/dek 45 5,5 Phae (deg) 45 45 fok/dek 9 3 2 2 Frequency (rad/ec).3.2 Adjuk meg az alábbi négypólu átviteli függvényét, Nyquit- é Bode-diagramját! R Ω, R 2, Ω, C F, L H Megjegyzé: A diagramok felrajzoláa el tt az átviteli függvény alaptagjait mindig id állandó alakra kell hozni. G() Z ki Z be R 2 C R 2 + C R 2 C R 2 + + R L R + L C R 2 R 2 C + R 2 R 2 C + + R L R + L, +, + + +,, + + 24

Nyquit diagram ω ω.5..5.2 Im.25.3.35.4.45 ω.5..2.3.4.5.6.7.8.9 Re Bode Diagram 2 Magnitude (db) 3 4 2 db/dek 5 6 7, Phae (deg) 45 45 fok/dek 9 3 2 2 Frequency (rad/ec) 25

.3.3 Rajzoljuk fel az alábbi négypólu Nyquit- é Bode-diagramját! R 7kΩ, R 2 3kΩ, C µf G() Z ki Z be R 2 R 2 + R C R 2 R R 2 + R 2 + C R C + C R R 2 C + R 2 R R 2 C + R + R 2 R 2 R R C + 2 + 3 2 + R 2 R R 2 C + R + R 2 R C + G(iω) 2iω + 3 2iω +, 2iω, 2iω + +, 3, 2iω + Az átviteli függvényb l egy TD é egy TP-tag átviteli függvényének özegét kaptuk. felrajzoláához ki kell zámítani az ω arok-körfrekvenciához tartozó értéket i. A diagram TD: TP: G(iω ) A d 2T + i Ad, 5 +, 5i 2T G(iω ) A 2 i A, 5, 5i 2.5.4 Nyquit diagram ω TP+TD TD TP ω.3.2 Im. ω ω ω ω ω ω. ω.2..2.3.4.5.6.7.8.9 Re 26

2 + 3 G() 2 +, 3 (, 7 + ), 2 + TP PD TP Bode Diagram 2 4 Magnitude (db) 6 8 2 lg,3 +2 db/dek 2 4 42,86 476,9 3 Phae (deg) 2 fok/dek +45 fok/dek 45 fok/dek 2 3 4 Frequency (rad/ec).3.4 Határozzuk meg R é R 2 értékét az alábbi kapcolában! Határozzuk meg a rendzer tatiku körer ítéét (t) bemen jelre é a rendzer G(iω) frekvenciafüggvényét! Ábrázoljuk a tag Nyquit- é Bode-diagramját! R 2 R 2, L 4H, T 2 27

G() Z v Z be R R 2 R + R 2 L + R R 2 R + R 2 L R + T L R R L T 2Ω, R 2 2 R 4Ω lim G() lim G() R 2 R + R 2 R 2 A 2 R + R 2 3 2 G(iω) 3 2iω + Nyquit diagram ω ω.5..5 Im.2.25.3 ω.35..2.3.4.5.6.7 Re 28

Bode Diagram Magnitude (db) 5 5 2 25 3 35 4 2 db/dek 45 5,5 Phae (deg) 45 45 fok/dek 9 3 2 2 Frequency (rad/ec).3.5 Határozzuk meg az alábbi négypólu átviteli függvényét! Mekkora C értéke, ha a kapcolá id állandója? Ábrázoljuk a rendzer Nyquit- é Bode-diagramját! 75 R 5kΩ, R 2 kω G() Z R v 2 C Z be R R 2 C R 2 + C R R 2 C R 2 C + C R R 2 R R 2 C + R 2 4 C + A rendzer egy TP taggal modellezhet, melynek átviteli függvénye: G() G() T 4 C 75 C, 3µF 2, 3 2 + A T + 29

ω Nyquit diagram ω..2.3.4 Im.5.6.7.8.9 ω.2.4.6.8.2.4.6.8 2 Re Bode Diagram Magnitude (db) 5 5 5 2 25 3 2 db/dek 35 4 75 Phae (deg) 45 45 fok/dek 9 2 3 4 5 Frequency (rad/ec).3.6 Határozzuk meg R 2, C, C 2 értékét, ha v(t ) 5, v(t ) 2 é T 3! Írjuk fel a négypólu átviteli függvényét, frekvenciafüggvényét! Rajzoljuk fel a Nyquit- é Bode-diagramokat! R MΩ 3

G() Z R 2 v C 2 Z be R C R 2 C 2 R 2 + C 2 R C R + C v(t) L { R 2 R 2 C 2 + R R 2 C + R 2 R 2 (R C + ) R R R 2 C 2 + R R R C + TP PD TP G() V () G() } { L R2 R } R C + (R 2 C 2 + ) R (R 2 C 2 + ) p, p 2 R 2 C [ 2 v(t) lim R2 R C + R (R 2 C 2 + ) et + + lim R 2 C 2 ( + R 2 C 2 ) R2 R C + ( R R 2 C 2 + R ( 2 C + R ) 2 e R 2 C t 2 R C 2 R v(t ) C C 2 5 v(t ) R 2 R 2 R 2 2 R 2MΩ T R 2 C 2 3 C 2, 5µF C 5 C 2 7, 5µF R 2 C 2 ) e t 7, 5 + G() 2 3 + 7, 5iω + G(iω) 2 3iω + G() 5 3 + + 2 3 + G() 2 (7, 5 + ) 3 + Megjegyzé: a feladat a határértéktétellel i megoldható: lim v(t) lim V () lim G() C 5 t C 2 lim v(t) lim G() R 2 2 t R R 2 2MΩ R 2 C 2 3 C 2, 5µF C 7, 5µF R 2 C 2 + 3

2.5 2 Nyquit diagram ω TD+TP TD TP.5 ω Im.5 ω ω ω ω ω ω.5 ω.5.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Re Bode Diagram 4 3 Magnitude (db) 2 9 +2 db/dek 8 2 lg 2 7 6 3,33,33 25 Phae (deg) 2 5 fok/dek +45 fok/dek 45 fok/dek 5 3 2 2 Frequency (rad/ec) 32

.3.7 Rajzoljuk fel a rendzer Bode-diagramját! m 2kg, k 2 N m, c 6 N m, c 2 4 N m mÿ c 2 (u y) kẏ c y m 2 Y c 2 U c 2 Y ky c Y G() Y () U() c 2 2 m 2 + k + c + c 2 2 + 6 + 5 2 ( + )( + 5) 2 + ( ) 2 5 5 + 5 + TP TP 5 + TP Bode Diagram 2 lg,4 2 2 db/dek Magnitude (db) 4 6 8 4 db/dek 2 5 Phae (deg) 45 9 45 fok/dek 9fok/dek 35 45 fok/dek 8 2 2 3 Frequency (rad/ec).3.8 Adott az alábbi mechanikai elrendezé. Határozzuk meg a G() átviteli függvényt! Mekkora k cillapítá eetén lez a rendzer az aperiodiku határhelyzetben? Növeljük meg az aperiodiku határhelyzethez tartozó cillapító értékét,5-zereére! Rajzoljuk fel a tag Bode-diagramját az új cillapítáal! c 5 N m, c 2 N m, m 4kg A rendzer aperiodiku határhelyzetben van, ha ξ. 33

mÿ c 2 (u y) kẏ c y m 2 Y c 2 (U Y ) ky c Y G() Y () U() c 2 m 2 + k + c + c 2 T 2 m c + c 2 2 + A nevez T 2 2 + 2ξT + alakú. c 2 c + c 2 m c + c 2, 27 T, 52 k 2ξT c + c 2 k 2ξT (c + c 2 ) 2, 52 5 5, 6 N m G() 4 2 + 5, 6 + 5 k, 5 k, 5 5, 6 23, 5 N m G () 4 2 + 23, 4 + 5 k c + c 2 + 4 2 + 23, 4 + 5 p 5, 72, p 2, 7328 G (), 667, 957 +, 364 + TP TP TP Bode Diagram 2 lg,66 2 2 db/dek Magnitude (db) 4 6 8 4 db/dek 2,73 5,2 Phae (deg) 45 9 45 fok/dek 9 fok/dek 35 45 fok/dek 8 2 Frequency (rad/ec) 2 3 34

.4. Soro kompenzálá Fonto megjegyzé: Jelen feladatgy jteményben a diagramokon az alaptagok ponto Bode-diagramja zerepel. A feladatok papíron történ megoldáakor cak az azimptotákat kell felrajzolni.emiatt az eltolá nagyága nagy valózín éggel el fog térni az itt közöltekt l. A legfontoabb a feladatok megoldáában a helye elv alkalmazáa. (Nagy eltéré akkor keletkezik, ha az adott fázitartalékhoz tartozó amplitudó diagrammetzék a törépont közelében van.).4. Alakítuk át az alábbi átviteli függvényt alaptagok zorzatára, majd ábrázoljuk a Bode-diagramot! G() 5, 25 3 +, 55 2 + 5 2 + 2 + TI TP TP Bode Diagram 5 2 db/dek Magnitude (db) 5 4 db/dek 5 2 2 6 db/dek telje TI TP TP 45 9 Phae (deg) 35 8 45 fok/dek 225 9 fok/dek 45 fok/dek 27 2 2 3 Frequency (rad/ec) 35

.4.2 Tervezzünk oro arányo kompenzátort lin-log papíron a következ rendzerre! r e u y 5 - A 3 +3 2 +2 G() 5 G() 3 + 3 2 ϕ t 3 + 2 A eetén G H () G() 5 3 + 3 2 + 2 2, 5 + 2 + TI TP TP 5 Bode Diagram 2 db/dek 4 db/dek Magnitude (db) 5 6 db/dek 5 2 9 2 35 5 fok 45 fok/dek Phae (deg) 8 9 fok/dek 225 45 fok/dek 27 2 2 3 Frequency (rad/ec) X 7, 5 (lefelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A 7, 5 A, 42 36

A oro arányo kompenzátor er ítée,42..4.3 Tervezzünk jelkövetét é 3 -o fázitartalékot biztoító oro kompenzátort a következ rendzerre! r e u y AI - 2 +3+2 5 G() 5 2 + 3 + 2 A jelköveté cak akkor valóul meg, ha a felnyitott hurok integráló tulajdonágú, vagy a nem integráló típuú rendzert integráló tulajdonágú zabályozóval látjuk el. A példában adott rendzer nem integráló. El zör bizonyítjuk, hogy arányo kompenzátort alkalmazva nem teljeül a jelköveté. Y () G() C() + G() C() R() A eetén G() G H () A A eetén: 5 2 + 3 + 2 A R() 5 + 2 + 3 + 2 A Határértéktétel: 5 2 + 3 + 2 lim y(t) lim G() t u(t) (t) eetén U(), Y () G() lim 5A 2 + 3 + 2 + 5A R() G z() R() 5A 2 + 5A R() G z() lim 5A 2 + 5A A R, A Így ebben az eetben nem teljeülhet a jelköveté. Integráló tulajdonágú kontrollert alkalmazva: Y () G() C() + G() C() R() C A I eetén: 5 2 + 3 + 2 AI 5A I 5 + 2 + 3 + 2 AI 3 + 3 2 + 2 + 5A I 37

lim G H () G() C() 5A I 3 + 3 2 + 2 + 5A I R() R() Ebben az eetben teljeül a jelköveté. A fázitartalék biztoítáa: 5 2 + 3 + 2 AI 5 ( 2 + 3 + 2) A I A eetre a feladat megoldáa az.4.2-eel egyezik meg. Megjegyzé: integráló kompenzátor alkalmazáa eetén a C() nevez jében lév -et hozzáírjuk a felnyitott hurok átviteli függvényéhez, é ezt tekintjük a továbbiakban G()-nek, így a feladatot vizavezettük oro arányo kompenzátor kereéére. G() A I eetén G H () G() 5 3 + 3 2 + 2 2, 5 + 2 + TI TP TP 5 Bode Diagram 2 db/dek 4 db/dek Magnitude (db) 5 6 db/dek 5 2 9 2 35 5 fok 45 fok/dek Phae (deg) 8 9 fok/dek 225 45 fok/dek 27 2 2 3 Frequency (rad/ec) X 7, 5 (lefelé kell tolni) 2 lg A I X 2 lg A I 7, 5 A I, 42 38

A oro arányo kompenzátor er ítée,42..4.4 Minimum 3 -o fázitartalék biztoítáához melyik kompenzátort kell haználni az alább megadott rendzerre? r e u, y - A 2 +,2+, (+) G() G(), ( + )( 2 +, 2 +, ) A feladatot általánoan oldjuk meg. A kompenzátort alkalmazva:, ( + )( 2 +, 2 +, ) A, A 2, + + + TI TP TP TP Bode Diagram Magnitude (db) 5 5 2 db/dek 6 db/dek 8 db/dek 5 2 9 / 5 fok Phae (deg) 8 27 9 fok/dek 35 fok/dek 45 fok/dek 36 3 2 2 Frequency (rad/ec) 39

X 44 (lefelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A 44 A, 63 Az A 2 kompenzátort kell haználni, cak ezzel biztoítható az adott fázitartalék..4.5 Tervezzünk 3 -o fázitartalékot biztoító oro integráló kompenzátort az ábrán látható rendzerre! r e u 2 y A - I,2+,,+ G H (), 2A I A I eetben: G H (), 2 G H (), 2, 2 +, +, 2 +, 2 +, + TI TP TP, + X 28, 6 (felfelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A 28, 6 A 26, 92 4

Bode Diagram 5 4 db/dek 2 db/dek Magnitude (db) 5 6 db/dek 5 2 9 5 35 45 fok/dek Phae (deg) 8 225 9 fok/dek 45 fok/dek 27 2 Frequency (rad/ec) 2 3.4.6 Tervezzünk oro integráló kompenzátort, amely biztoítja a ϕ t 3 -o fázitartalékot! Mekkora a T z zabályozái id? Határozzuk meg y( ) értékét, ha r 2! Mekkora állandóult állapotban az e zabályozái eltéré? r e A I u 6,25 y - 2 2 + 2 +,2,+ G H () A I 2 2 + 2 + p, 5, p 2, 6, 25 2( +, 5)( +, ) G H (), 25, 2, +, 25A I (2 + )( + )(, + ) A I eetben: 2 + +, + TI TP TP TP 4

Bode Diagram 5 Magnitude (db) 5 5 2dB/dek 4dB/dek 6dB/dek 2 25 9 / /2 5 fok 45 fok/dek Phae (deg) 8 27 9 fok/dek 45 fok/dek 36 2 2 3 Frequency (rad/ec) X 7, 4 (lefelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A 7, 4 A, 35 A vágái körfrekvencia: ω c, Ebb l a zabályozái id : π T z 3π ω c ω c 28, 56 T z 85, 68 A zabályozott rendzer integráló tulajdonágú, így a jelköveté biztoított, azaz e Tudjuk, hogy ha t, akkor é r 2. lim, 2, +, 2, így e r, 2y A kimenet az állandóult állapotban: y 42

.4.7 Tervezzünk oro integráló kompenzátort, amely biztoítja a ϕ t 3 -o fázitartalékot! Mekkora a T z zabályozái id? Határozzuk meg y( ) értékét, ha r 2! Mekkora állandóult állapotban az e zabályozái eltéré? r e A u y I,5+2-2+5 3+4 2 G H () A I 2 5 ( +, 25), 4 + 4, 75 + 2 A I eetben: G H (), 2 ( +, 25), 4 +, 75 + TI PD TP TP 5 Bode Diagram 4 db/dek 6 db/dek Magnitude (db) 5 2 db/dek 4 db/dek 9,3 2,5 4 Phae (deg) 35 8 45 fok/dek 9 fok/dek 45 fok/dek fok/dek +45 fok/dek 225 3 2 2 Frequency (rad/ec) 43

X 29, 5 (felfelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A 29, 5 A 29, 85 A vágái körfrekvencia: ω c 2, 5 Ebb l a zabályozái id : π ω c T z 3π ω c, 26 < T z < 3, 77 Ez a rendzer i integráló tulajdonágú, így e. e r 2y Felhaználva, hogy r 2, y.4.8 Tervezzünk oro arányo kompenzátort a megadott rendzerre, amely ϕ t 45 -o fázitartalékot biztoít! Határozzuk meg az állandóult állapotbeli hibát (e ), ha r 2! r e u 5,84 y - A, 362 2 +, 362 + 2,362+ G H () A G H () 3, 6228 5, 84, 362 2 +, 362 + 2, 362 + A eetben, 362 + +, 362 + TP TP TP TP 44

Bode Diagram 5 2 db/dek Magnitude (db) 5 4 db/dek 6 db/dek 5 3,63 3,626 45 45 fok/dek Phae (deg) 9 35 8 225 35 fok 9 fok/dek 35 fok/dek 9 fok/dek 45 fok/dek 27 2 Frequency (rad/ec) 2 3 X, (lefelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A, A, 28 Az állandóult állapotot mutatja a következ ábra: y, 28 5, 84 e 4, 427e e r 2y r 8, 854e 9, 854e 2 e, 23 45

.4.9 Tervezzünk olyan oro integráló kompenzátort az alábbi rendzerhez, mely biztoítja a 45 -o fázitartalékot! Határozzuk meg a T z zabályozái id t é y értékét, ha r8! r e A u 5 y - I + - 2 2 A bel ki kör átviteli függvénye: Ḡ() G H () A I 5 + A I eetén: G H () + 5 + 2 5 5 + + 2 + TI TP TP Bode Diagram 5 2 db/dek 4 db/dek Magnitude (db) 5 6 db/dek 5 2 9 35 35 fok 45 fok/dek Phae (deg) 8 225 9 fok/dek 45 fok/dek 27 2 Frequency (rad/ec) 2 3 46

X (felfelé kell tolni) 2 lg A X 2 lg A A, 2 ω c, 3 π T z 3π ω c ω c 2, 42 T z 7, 25 A rendzer integráló tulajdonágú, így e e r 2y y 4.5. Robuztu tabilitá.5. Adjuk meg az additív é multiplikatív hibafüggvényeket, ábrázoljuk i ket! G() A T 2 2 + 2T +, G N () A T +, A, T A () G() G N () additív hiba: G() G N () + A () ( + ) 2 + + + TD TP TP M () G() G N () G N () multiplikatív hiba: G() G N () ( + M ()) ( + ) 2 + + TD + TP 47

Bode Diagram db/dek delta A delta M 2 2 db/dek Magnitude (db) 3 4 +2 db/dek 5 6 7 3 2 Frequency (rad/ec) 2 Megjegyzé: a A d tag amplitudó diagramja ugyanúgy -nél metzi a db-e tengelyt +2 db A d dek meredekéggel, mint az A d -é, de fáziforgatáa +27 minden frekvencián..5.2 Állapítuk meg, hogy a C arányo oro kompenzátor robuztuan tabilizál-e! C mely értékeire lez a zabályozó robuztuan 9 tabil? T N (), ( + ) G N 9 + d M A multiplikatív robuztuági tezt:, 362( + ), + d M (ω) > G HN (iω) + G HN (iω), + d M (), 362( + ), 362 (, + ) + G HN() + G HN () C()G N() + C()G N () TP PD TP, ( + ) 9 9 + + 9, ( + ) 9 + ( + ) 5 + TP PD TP 48

Bode Diagram /dm TN 5 2dB/dek Magnitude (db) 5 5 +2dB/dek A d M (ω) > robuztuan. 5 2 Frequency (rad/ec) 2 G HN (iω) + G HN (iω) egyenl tlenég nem teljeül, így a C 9 kompenzátor nem tabilizál A C értékének meghatározáához az d M () é a T N() függvények határértékeit kell megvizgálnunk. A határértéket vagy a -ban, vagy -ben vizgáljuk. Ahhoz, hogy a zabályozó robuztuan tabilizáljon, az d M () > T N() feltételnek teljeülnie kell. A feltétel teljeül, ha az függvény abzolut d M () minimuma nagyobb, mint a T N () függvény abzolut maximuma. A határértékét azerint kell -ban illetve -ben vizgálnunk, hogy merre van az d M () minimuma ill. T N() maximuma. Ugyanez az elv az additív robuztuági tezt eetén i. lim d M () lim, +, 362( + ) lim, 362, + ( + ), 363, ( + ) C lim T N () lim 9 +, ( + ) + C 9 + C, 363 > 9 + C C <, 54 C 9 C + A fenti eetben teljeül a robuztu tabilitá a konzervatív feltétel zerint multiplikatív hiba eetén. 49

.5.3 Állapítuk meg, hogy robuztuan tabilizál-e a C 2, 5 oro arányo kompenzátor? Mekkora legyen C értéke, hogy robuztu tabilitái tezt teljeüljön? G N () 2 d A () 3 +, + Az additív robuztuági tezt: d A (ω) > C(iω) + G HN (iω), + (, + ) d A () PD TI C() + G HN () C() + C()G N () 2, 5 + 5 3 + 2, 5 6 (3 + ) 2 + TP PD TP Bode Diagram 25 /da C/(+GHN) 2 5 Magnitude (db) 5 5 +2 db/dek 2 db/dek 5 Az d A (ω) > robuztuan. /3 2 2 Frequency (rad/ec) 2 C(iω) feltétel nem teljeül, így a C 2, 5 oro kompenzátor nem tabilizál + G HN (iω) lim lim d A () lim, +, C() + G HN () lim, > C C + C 2 3 + C A fenti eetben teljeül a robuztu tabilitá a konzervatív feltétel zerint additív hiba eetén. 5

.5.4 M, eetén robuztuan tabil-e az alábbi rendzer? M mely értékeire lez robuztuan tabil? G N () 8 M (, 2 + ) C 2 d M () + 4, 2 + A multiplikatív robuztuági tezt: d M (ω) > G HN (iω) + G HN (iω) Az M, értéket felhaználva:, 2 + d M (), (, 2 + ) (, 2 + ), 2 + TP PD TP T N () C()G N ( + C()G N () 2 + 2 8 + 4 8 + 4 4 5 2 + Bode Diagram 2 2 db/dek /dm TN Magnitude (db) 2 3 2 db/dek 4 5 Az d M (ω) > tabilizál. 2 5 5 6 2 Frequency (rad/ec) 3 4 G HN (iω) feltétel teljeül, így M, eetén a C 2 oro kompenzátor robuztuan + G HN (iω) lim lim T 6 N () lim + 2 6 2 d M () lim, 2 + M (, 2 + ), M, M > 6 2 M <, 25 A fenti eetben teljeül a robuztu tabilitá a konzervatív feltétel zerint multiplikatív hiba eetén. 5

.5.5 Mely C értékekre lez robuztuan tabil a rendzer? G N () 3 d M () d A () +, +, + Multiplikatív hibára: A multiplikatív robuztuági tezt: d M (ω) >, + (, + ) d M () PD G HN (iω) + G HN (iω) TI T N () C()G N ( + C()G N () 3C + + 3C + 3C + + 3C 3C + + 3C A feladatban a ponto Bode amplitudó diagramok nem imertek, azonban az alakjuk meghatározható, é a határértékek kizámítáához ennyi i elég. TP TP lim T N () lim lim d M () lim 3C + + 3C, + 3C + 3C,, > 3C + 3C 27 > C A fenti eetben teljeül a robuztu tabilitá a konzervatív feltétel zerint multiplikatív hibára. C() + C()G N () C Additív hibára: Az additív robuztuági tezt: + 3C + d A (ω) >, + (, + ) d A () C + C + + 3C PD C(iω) + G HN (iω) TI C ( ) + 3C + + 3C + TP PD TP 52

lim lim d A () lim, +, C() + C()G N () lim, > C C + C + + 3C C A fenti eetben teljeül a robuztu tabilitá a konzervatív feltétel zerint additív hibára..5.6 Adott egy névlege rendzer G N, valamint imert a multiplikatív hiba nagyága:, 2 +, 25 2 +, 5 M, 5 2 Írjuk fel a G() való rendzer átviteli függvényét! Vizgáljuk meg, hogy +, 5 + a C 2 oro arányo kompenzátor robuztuan tabilizálja-e a zárt kört! Adjuk meg azon kompenzátorok halmazát, melyek robuztuan tabilizálnak! G() G N ()( + M ()) (, 2 + +, ) 252 +, 5, 5 2 +, 5 +, 2 +, 52 +, 5 + +, 25 2 +, 5, 5 2 +, 5 +, 2 +, 3 2 +, 55 +, 5 2 +, 5 +, 3 2 +, 55 +, 3 +, 2 2 +, 2 +, 5 2 +, 5 +, 3 2 +, 55 +, 3 +, 26 2 +, 25 + A multiplikatív robuztuági tezt: d M (ω) > G HN (iω) + G HN (iω) d M (), 52 +, 5 +, 25 2 ( + ) (, 5 + ) +, 5, 5, 5 + PD PD TI TP G HN () + G HN () C()G 2 N() + C()G N (), 2 + + 2, 2 + 2, 2 + 3 2 3 2 3 + TP 53

Bode Diagram 3 /dm TN 2 2 db/dek db/dek 2 db/dek Magnitude (db) 2 3 4 2 db/dek 2 5 2 5 Frequency (rad/ec) 2 3 Az d M (ω) > robuztuan. G HN (iω) + G HN (iω) feltétel nem teljeül, így a C 2 oro kompenzátor nem tabilizál lim C()G N () + C()G N () C, 2 + + C C()G N () + C()G N () lim lim C, 2 + + C C + C d M () lim, 5 2 +, 5 +, 25 2, 2 +, 5 C + C <, 2 C <, 25 A fenti eetben teljeül a robuztu tabilitá. 54

2. fejezet Bevezeté az állapottér-elméletbe 2.. Állapottér-reprezentációk tulajdonágai, kapcolata A fejezetben zerepl feladatok megoldáa el tt célzer áttanulmányozni [ 4. é 5. fejezetét, melyben példákat i találunk az állapotváltozók megválaztáára. 2.. Állapítuk meg, hogy egy 2 dimenzió diagonáli állapottér-reprezentációval adott rendzer mikor irányítható, é mikor meggyelhet! [ λ ẋ x + λ 2 y [ x + u [ r r 2 a) Az irányíthatóág vizgálata C 2 [ b d A d b d [ [ [ λ r λ r A d b d λ 2 r 2 λ 2 r 2 [ r λ C 2 r r 2 λ 2 r 2 rangc 2 2, ha detc 2, azaz a mátrix nem zingulári detc 2 r λ r r 2 r 2 λ 2 (λ 2 λ )r r 2 rangc 2 2 ha r r 2 λ λ 2 b) A meggyelhet ég vizgálata [ c T O 2 c T A c T A [ [ λ [ λ λ λ 2 2 [ O 2 λ λ 2 rango 2 2, ha deto 2, azaz ha a mátrix nem zingulári deto 2 λ λ 2 λ 2 λ A rendzer akkor é cak akkor meggyelhet, ha λ λ 2 55

2..2 Adott egy rendzer az alábbi állapottér-reprezentációval. A b c T [ 2 4 a) Állapítuk meg, hogy a rendzer minimál reprezentáció-e? A rendzer minimál reprezentáció, ha egyzerre irányítható é meggyelhet. Az irányíthatóági mátrix 3-dimenzió mátrixokra: C 3 [ b Ab A 2 b Ab 2 4 4 A 2 b 4 2 4 4 8 C 3 4 4 8 4 telje rangú 4 8 A meggyelhet égi mátrix 3-dimenzió mátrixokra: O 3 c T A c T A 2 c T A [ [ 2 4 c T A 2 [ [ 2 4 O 3 telje rangú c T Az állapottér-reprezentáció irányítható é meggyelhet, ezért minimál reprezentáció. b) Írjuk fel a rendzer átviteli függvényét! G() c T (I A) b 2 + 4 2 + 4 (I A) + 5 2 + 4 2 2 2 2 + 4 3 + 4 2 3 5 G() 3 + 4 2 3 5 [ 2 + 4 2 + 4 + 5 2 + 4 2 2 2 3 + 4 2 3 5 56

c) Állítuk el az irányíthatóági alakot, é ábrázoljuk a blokkdiagramját! A tranzformáció mátrix: T c [C 3 (A, b) τ(a) A C 3 mátrixot már meghatároztuk az a) pontban. 4 3 τ(a) 4 4 3 T c 4 4 4 8 4 3 5 A c T c ATc 2 4 b c T c b c T c c T Tc [ [ Megjegyzé: a blokkémát könnyebb felrajzolni, ha a mátrixo formából el állítjuk az egyenleteket. 4 3 5 x ẋ x 2 + u x 3 y [ ẋ 4x + 3x 2 + 5x 3 + u ẋ 2 x ẋ 3 x 2 y x 3 x x 2 x 3 d) Állítuk el a diagonáli alakot, é ábrázoljuk a blokkdiagramját! 57

A tranzformáció mátrix: T d [C 3 (A, b) τ(a) P 3 A tranzformáció mátrix el két elemét már meghatároztuk az el z pontokban. λ 2 λ 2 2 λ 2 3, 29 2 (, 87) 2 ( 4, 42) 2, 66, 76 9, 54 P 3 λ λ 2 λ 3, 29, 87 4, 42, 29, 87 4, 42 4 3, 66, 76 9, 54 T d 4 4, 29, 87 4, 42, 29, 87 4, 42 4 8, 66, 24 8, 54, 39, 43, 8, 6, 4, 3, 2, 5, 29 A d T d AT d, 87 4, 42, 8 b d T d b, 3, 5 c T d c T T d [ Megjegyzé: a c T d vektor tartalmazhat --eket i, mert az a fonto, hogy r i b i c i legyen, ahol b i a b vektor, c i a c vektor i-edik eleme, r i pedig a p i póluhoz tartozó reziduum. 2..3 Adott az alábbi állapottér-reprezentáció. [ A 2 3 [ b c T [ a) Állítuk el az irányíthatóági alakot! 58

A tranzformáció mátrix: T c [C 2 (A, b) τ(a) C 2 [ b Ab [ [ [ Ab 2 3 3 [ C 2 3 det(i A) 2 + 3 2 + 3 + 2 a 2, a 3, a 2 [ 3 τ(a) ([ [ ) [ 3 T c 3 [ [ [ [ A c T c ATc 3 2 2 3 [ [ [ b c T c b c T c c T Tc [ [ [ b) Állítuk el a diagonáli alakot! T d [C 2 (A, b) τ(a) P 2 Figyeljük meg, hogy az áttéré mátrixában az el két tag az irányíthatóági alak áttéréi mátrixa! Felhaználjuk az a) feladatban kizámolt mátrixot. λ,2 3 ± 9 4 2 λ, λ 2 2 2 [ 2 P ([ [ ) [ 2 T d 2 [ [ [ [ A d T d AT 2 d 2 2 3 2 [ [ [ b d T d b 2 c T d [ [ [ 2 2..4 Adjuk meg az alábbi átviteli függvénnyel adott rendzer irányíthatóági é meggyelhet égi állapottérreprezentációit! 4 G() 2 6 Az irányíthatóági állapottér-reprezentáció 2 dimenzió eetben: [ [ [ [ẋ a a x + u ẋ 2 x 2 59

y [ [ x b b x 2 a 2, a, a 6 [ [ 6 A c b c c T c [ 4 [ [ A o A T c b 6 o (c T c ) T c T 4 o b T c [ 2..5 Határozzuk meg az alábbi átviteli függvénnyel adott rendzer irányíthatóági állapottér-reprezentációját az x ξ, x 2 ξ egédváltozók felhaználáával! A feladat megoldáa el tt tanulmányozzuk [ 27. oldalán kezd d levezetét! 8 + 4 G() 2 + 6 + 5 G() b() a() Y () U() Y () b() U() : ξ() a() U() a() ξ() 2 ξ() + 6ξ() + 5ξ() Y () b() ξ() 8ξ() + 4ξ() Áttérünk id tartományba: u(t) ξ(t) + 6 ξ(t) + 5ξ(t) y(t) 8 ξ(t) + 4ξ(t) A feladatkiírában zerepelt, hogy az állapotáltozókat hogyan válazuk meg. [ẋ ẋ 2 x ξ, x 2 ξ u(t) ẋ + 6x + 5x 2 y(t) 8x + 4x 2 ẋ 6x 5x 2 + u ẋ 2 x y 8x + 4x 2 Mátrixo formába írva: [ [ 6 5 x + x 2 y [ 8 4 [ x x 2 [ u 2..6 Tranzformáljuk az alábbi állapottér-reprezentációt irányíthatóági alakba! A [ 4 5 [ b 2 T c [C 2 (A, b) τ(a) C 2 [ A Ab c T [ 3 2, 5 6

[ 4 Ab 5 [ 2 [ 4 9 [ 4 C 2 2 9 det(i A) 4 5 2 9 + 2 A c T c AT c c T c a 2, a 9, a 2 [ 9 τ ([ [ ) [ 4 9 9 5 T c 2 9 2 [ [ [ 9 5 4 5 2 5 2 9 [ [ [ 9 5 b c T c b 2 2 c T Tc [ 3 2, 5 [ 5 [ 8 37, 5 2 9 [ 9 2 2..7 Adott az alábbi állapottér-reprezentációval jellemzett rendzer. Tranzformáljuk diagonáli alakba! Írjuk fel a tranzformáció mátrixát é a reprezentáció mátrixát! A [ 6 b [ c T [ 2 2 Megjegyzé: ugye ézrevettük, hogy a rendzer irányíthatóági alakban adott? Irányíthatóági alakban adott rendzernél C 2 (A, b) τ(a) I 2 é emiatt T d P2 det(i A) 6 2 6 2 6 λ 3 λ 2 2 [ 3 2 P 2 T d P2 [ 2 5 3 [ [ [ 2 6 3 2 3 b d T d b [ [ 2 5 [ 3 5 c T d c T T d [ 2 2 [ 3 2 [ 8 2 A d T d AT d 5 [ 3 2 Termézeteen a megzokott lépéekkel i el lehet álltani a tranzformáció mátrixát, de úgy hozabb. T d [C 2 (A, b) τ(a) P 2 det(i A) 6 2 6 a 2, a a 6 6

Megjegyzé: a é a értéke az A c mátrixból közvetlenül i leolvaható. 2 6 λ 3 λ 2 2 C 2 [ b Ab [ [ τ(a) [ 3 2 P 2 ([ [ [ ) 3 2 T d [ 2 5 3 2..8 Adott az alábbi villamo elrendezé. Határozzuk meg a rendzer átviteli függvényét! Írjuk fel a rendzer irányítható állapottér-reprezentációját, ha ẋ 2 x! Rajzoljuk fel az irányíthatóági állapottérhez tartozó blokkémát! R 3Ω, C 2µF, L 2H R + G() C RC + 5 + 25 L + R + LC 2 + RC + 2 + 5 + 25 C b + b Az átviteli függvény 2 alakú. + a + a [ [ [ [ẋ 5 25 x + u ẋ 2 x 2 y [ 5 25 62

2..9 Határozzuk meg az alábbi mechanikai rendzer átviteli függvényét! Írjuk fel a rendzer diagonáli állapottér-reprezentációját, ábrázoljuk a hozzá tartozó blokkémát! c 2 N m, c 2 8 N m, k N m, m kg mÿ c y + c 2 (u y) + k( u ẏ) m 2 Y c Y + c 2 (U Y ) + k(u Y ) k + c 2 m 2 + k + c + c 2 k m + c 2 m + 8 2 + + G() 2 + k m + c + c 2 m 2 + + λ, λ 2 Az átviteli függvény felírható a reziduumok egítégével, lád [ 29. oldal: G() r + r 2, ahol λ λ 2 b() r i lim ( λ i ) λ i ( λ i ) r lim ( + ) + 8 ( + )( + ) 3 r 2 lim ( + ) + 8 ( + )( + ) 34 3 G() 34 3 + + 3 + Y () U() 34 Y (S) 3 + U() + 3 + U() X () + X 2 () [ [ [ẋ x + ẋ 2 x 3 u 2 y [ [ x x 2 i 34 3 63

2.. Írjuk fel a blokkémával reprezentált állapottér mátrixait! Írjuk fel a T haonlóági tranzformáció mátrixát, mely el állítja a diagonáli állapottér-reprezentációt, majd végezzük el a tranzformációt! ẋ 5x 6x 2 + u ẋ 2 2 3 x y 2x + 5x 2 A 5 6 [ 2 b c T [ 2 5 3 T d [C 2 (A, b) τ(a) P 2 C 2 [ b Ab Ab 5 6 [ 2 5 2 3 3 C 2 5 2 3 det(i A) 2 + 5 + 4 [ 5 τ(a) [ 4 P 2 64

T d 5 2 3 [ 5 [ 4 4 2 3 [ A d T d AT 4 d b d T d b 3 2 3 3 3 2 2 [ 3 c T d c T T d 4 3 4 3 2.. Adott egy rendzer dierenciálegyenlet-rendzere, valamint a meggyeléi egyenlet. Határozzuk meg az átviteli függvényt! Írjuk fel a rendzer állapottér-reprezentációját, vizgáljuk meg, hogy irányítható-e? ẋ 2x + 3x 2 x 3 ẋ 2 x + x 3 ẋ 3 2x + 3x 2 + x 3 + u y 2x 2 3 A b c T [ 2 2 3 G() c T (I A) b (I A) adj(i A) det(i A) + 2 3 3 + 2 6 6 adj 2 3 T ( ) 3 ( ) + 2 2 + 3 3 + 2 6 6 (3 3) 3 ( + 2)( ) + 2 3 + 6 + 6 3 ( + 2) ( + 2) 3 G() [ 2 adj(i A) det(i A) 2 + 6 + 2 6 6 C 3 [ b Ab A 2 b 2 3 Ab 2 3 2 3 4 A 2 b 2 3 2 4 C 3 2 det C 3 4 ( ) 4 irányítható 65

2..2 Adott az alábbi blokkéma. Írjuk fel a rendzer diagonáli állapottét-reprezentáció alakját! Minimáli-e az állapottér reprezentáció? Stabil-e az állapottér-reprezentáció? Határozzuk meg a G() átviteli függvényt! 5 2 A d 4 b d 2 c T d [ Ab 5 2 C 3 [ b A 2 b Ab 4 2 8 5 5 A 2 b 4 8 32 2 5 C 3 2 8 32 det C 3 32 + 4 72 rang C 3 3 Irányítható O 3 c T A c T A 2 c T A [ 5 4 [ 5 4 c T A 2 [ 5 4 5 4 [ 25 6 c T 66

G() i O 3 5 4 25 6 rang O 3 3 Meggyelhet Minimáli, mert rang C 3 rang O 3 Ezzel ekvivalen, hogy: deto 3 8 p 5, p 2 4, p 3 Intabil, mert Re p 2 > r i 2 λ i + 5 2 4 + 2 7 2 3 + 2 2 2.2. Póluallokáció [ 6-63. oldalán i találunk két póluallokáció példát. 2.2. Adott az alábbi állapottér-reprezentáció. Állapítuk meg, hogy minimáli-e! Tervezzük meg az állapot-vizacatolá mátrixát, mely a rendzer póluait a [ 2 3 5 pontokba helyezi! 2 A 3 b, 5 c T [ 5 2 Mivel diagonáli állapottér-alakról van zó, é a c T vektor -kat tartalmaz, ezért nem minimáli. Bizonyítá a hagyományo módon: C 3 [ b Ab A 2 b 2 2 Ab 3, 5, 5 5 2 2 2 4 A 2 b 3, 5 4, 5 5 5 2 4 C 3, 5, 5 4, 5 2 5 2 4 detc 3, 5, 5 4, 5 7 Irányítható. 2 5 O 3 c T A c T A 2 c T A [ 2 3 [ 2 5 c T A 2 [ 2 2 3 [ 4 5 c T 67

O 3 2 4 det O 3 2 Nem meggyelhet. 4 A rendzer nem meggyelhet, így nem minimáli. Vizont irányítható, így állapot-vizacatolá tervezhet rá. Az eredeti rendzer karakteriztiku polinomja + 2 det(i A) 3 5 3 6 2 + 3 a 3 a 2 6 a a 3 α() ( + 2)( + 3)( + 5) 3 + 2 + 3 + 3 A vizacatolt rendzer karakteriztiku polinomja α 3 α 2 α 3 α 3 a() Az irányíthatóági alak tranzormáció mátrixa 2 4 6,, 8, 89 T c (C 3 (A, b) τ(a)), 5, 5 4, 5 6, 6, 6, 8 2 5, 3, 2, 4 Az állapot-vizacatolá irányíthatóági állapottérben k T c [ α 2 a 2 α a α a [ 6 32 Az állapot-vizacatolá az eredeti állapottérben k T kc T T c [ 6 32,, 8, 89, 6, 6, 8 [, 6 48 2, 3, 2, 4 2.2.2 Tervezzünk állapot-vizacatolát az alábbi rendzerre [ 2 3 el írt póluokkal! A [ 4 2 [ b 2. Az irányíthatóág ellen rzée C 2 [ b Ab [ 9 2 det C 2 9 2 8 irányítható 2. Az eredeti rendzer karakteriztiku polinomja det(i A) 4 2 + 2 9 a 2 a a 9 3. A vizacatolt rendzer karakteriztiku polinomja α() ( + 2)( + 3) 2 + 5 + 6 α 2 α 5 α 6 4. Az irányíthatóági alak tranzformáció mátrixa ([ [ ) T c (C 2 (A, b) τ(a)) 9 [ 9 2 8 2 68

5. Az állapot-vizacatolá irányíthatóági állapottérben k T c [ α a α a [ 5 5 6. Az állapot-vizacatolá az eredeti állapottérben k T kc T T c [ 5 5 [ [ 9 5 8 5 2 3 3 2.2.3 Adott az alábbi állapottér-reprezentáció. Tervezzünk olyan k T állapot-vizacatolát, mely a p [ 2 3 helyekre allokálja a rendzer póluait! Határozzuk meg azt a T tranzformációt, mely az (A, b, c T )-ból el állítja az (A c, b c, c T c ) irányíthatóági állapottér-reprezentációt! 2 A 3 2 b c T [ 2. Az irányíthatóág ellen rzée C 3 [ b Ab A 2 b 2 3 2 det C 3 3 A rendzer irányítható 2. Az eredeti rendzer karakterzitiku polinomja det(i A) [( + 3)( ) 2 + (2)( + ) 3 + 2 2 7 + a 3, a 2 2, a 7, a 3. A vizacatolt rendzer karakteriztiku polinomja α() ( + )( + 2)( + 3) 3 + 6 2 + + 6 α 3, α 2 6, α, α 6 4. Az irányíthatóági alak tranzformáció mátrixa T c (C 3 (A, b) τ(a)) 2 3 2 7 2 2 5 2 3 5. Az állapot-vizacatolá irányíthatóági állapottérben k T c [ α 2 a 2 α a α a [ 4 8 5 6. Az állapot-vizacatolá az eredeti állapottérben k T kc T T c [ 4 8 5 2 3 [ 4 35 2.2.4 Adott az alábbi állapottér-reprezentáció. Tervezzünk olyan k T állapot-vizacatolát, mely a p [ 3 4 helyekre allokálja a póluokat! Rajzoljuk fel a zárt rendzer irányíthatóági állapottérreprezentációját! Vezeük le a zárt rendzer karakteriztiku polinomját a zárt rendzer állapotmátrixának egítégével! Megjegyzé: a rendzer irányíthatóági alakban adott. 2 5 A b c T [ 69

. Az irányíthatóág ellen rzée Az irányíthatóági állapottér-alak önmagában garantálja, hogy a rendzer irányítható, így az irányíthatóágot nem kell ellen rizni. 2. Az eredeti rendzer karakterzitiku polinomja 2 5 det(i A) 3 2 2 5 + a 3, a 2 2, a 5, a 3. A vizacatolt rendzer karakteriztiku polinomja α() ( + )( + 3)( + 4) 3 + 8 2 + 9 + 2 α 3, α 2 8, α 9, α 2 4. Az irányíthatóági alak tranzformáció mátrixa T c I 5. Az állapot-vizacatolá irányíthatóági állapottérben k T c [ α 2 a 2 α a α a [ 24 A zárt rendzer karakteriztiku polinomja: + 8 9 2 det(i A + bk T ) 3 + 8 2 + 9 + 2 2.2.5 Vezeük le egédváltozóval az inverz inga irányíthatóági állapottér-reprezentációját (x ẋ 2 ), ha imerjük az átviteli függvényét: G() 2 2 4. Tervezzünk olyan kt állapot-vizacatolát, mely a p [ 2 helyekre allokálja a rendzer póluait. Rajzoljuk fel a zárt vizacatolt rendzer blokkémáját! Határozzuk meg a zárt vizacatolt rendzer átviteli függvényét! 7

G() b() a() Y () U() ξ() U() a() Y () b() Y () b() ξ() 2ξ() U() a() ξ() ( 2 4)ξ() y(t) 2ξ(t) u(t) ξ(t) 4ξ(t) x ξ(t), x 2 ξ(t) ẋ 4x 2 + u A c [ 4 ẋ 2 x y 2x 2 [ b c c T [ 2. Az irányíthatóág ellen rzée Az irányíthatóági állapottér-alak önmagában garantálja, hogy a rendzer irányítható, így az irányíthatóágot nem kell ellen rizni. 2. Az eredeti rendzer karakteriztiku polinomja det(i A) a() 2 4 a 2, a, a 4 3. A vizacatolt rendzer karakteriztiku polinomja α() ( + )( + 2) 2 + 3 + 2 α 2, α 3, α 2 4. Az irányíthatóági alak tranzformáció mátrixa T c I 5. Az állapot-vizacatolá irányíthatóági álapottérben k T c [ α a α a [ 3 6 Ḡ() 2 ( + )( + 2) 7

72

Irodalomjegyzék [ Gápár Péter Bokor Józef. Irányítátechnika járm dinamikai alkalmazáokkal. Typotex Elektroniku Kiadó Kft, 28. [2 Zobory Itván Horváth Károly, Simonyi Alfréd. Mérnöki zika. M egyetemi Kiadó, 25. [3 Bauer Péter Lupay Tamá. Alaptagok Nyquit- é Bode-diagramjai. 2. 73