1.A matematikai mintavételezés T mintavételi idővel felfogható modulációs eljárásnak, ahol a hordozó jel

Hasonló dokumentumok
Számítógépes gyakorlat Irányítási rendszerek szintézise

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

L-transzformáltja: G(s) = L{g(t)}.

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

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Ellenőrző kérdések a Jelanalízis és Jelfeldolgozás témakörökhöz

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK II. 5. DC MOTOROK SZABÁLYOZÁS FORDULATSZÁM- SZABÁLYOZÁS

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

Digitális jelfeldolgozás

1.1 Számítógéppel irányított rendszerek

X. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

Irányítástechnika 2. előadás

Irányítástechnika Elıadás. Zárt szabályozási körök stabilitása

Jelek és rendszerek MEMO_03. Pletl. Belépő jelek. Jelek deriváltja MEMO_03

Segédlet a gyakorlati tananyaghoz GEVAU141B, GEVAU188B c. tantárgyakból

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 7.

MECHATRONIKA Mechatronika alapképzési szak (BSc) záróvizsga kérdései. (Javítás dátuma: )

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

Fourier térbeli analízis, inverz probléma. Orvosi képdiagnosztika 5-7. ea ősz

Az egységugrás függvény a 0 időpillanatot követően 10 nagyságú jelet ad, valamint K=2. Vizsgáljuk meg a kimenetet:

Néhány fontosabb folytonosidejű jel

π π A vivőhullám jelalakja (2. ábra) A vivőhullám periódusideje T amplitudója A az impulzus szélessége szögfokban 2p. 2p [ ]

SZABÁLYOZÁSI KÖRÖK 2.

Irányítástechnika. II. rész. Dr. Turóczi Antal

Digitális jelfeldolgozás

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

ACS-1000 Ipari analóg szabályozó rendszer

Történeti Áttekintés

Szabályozás Irányítástechnika PE MIK MI BSc 1

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

Márkus Zsolt Tulajdonságok, jelleggörbék, stb BMF -

2. gyakorlat Mintavételezés, kvantálás

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

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

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

DINAMIKAI VIZSGÁLAT OPERÁTOROS TARTOMÁNYBAN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Fourier-sorfejtés vizsgálata Négyszögjel sorfejtése, átviteli vizsgálata

Irányítástechnika II. előadásvázlat

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 6. A MINTAVÉTELI TÖRVÉNY

Két- és háromállású szabályozók. A szabályozási rendszer válasza és tulajdonságai. Popov stabilitási kritérium

Mintavétel: szorzás az idő tartományban

Jelek és rendszerek - 4.előadás

Iványi László ARM programozás. Szabó Béla 6. Óra ADC és DAC elmélete és használata

Gépészeti rendszertechnika (NGB_KV002_1)

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 9. el?

Villamosságtan szigorlati tételek

Jelfeldolgozás - ANTAL Margit. impulzusválasz. tulajdonságai. Rendszerek. ANTAL Margit. Sapientia - Erdélyi Magyar Tudományegyetem

3. témakör. Rendszerek idő, frekvencia-, és komplex frekvenciatartományi leírása

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

RENDSZERTECHNIKA 8. GYAKORLAT

Digitális szűrők - (BMEVIMIM278) Házi Feladat

2. Folytonos lineáris rendszerek leírása az id!-, az operátor- és a frekvenciatartományban

Ideiglenes példatár az Intelligens rendszerek I. kurzus 1. zárthelyi dolgozatához

Alaptagok Nyquist- és Bode-diagramjai

KANDÓ KÁLMÁN VILLAMOSMÉRNÖKI FŐISKOLAI KAR. Mikroelektronikai és Technológiai Intézet. Aktív Szűrők. Analóg és Hírközlési Áramkörök

ÉRZÉKELŐK ÉS BEAVATKOZÓK I. 9. SZŰRŐK

Szimmetrikus bemenetű erősítők működésének tanulmányozása, áramköri paramétereinek vizsgálata.

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Mintavételezés és AD átalakítók

milyen mennyiségeket jelölnek a Bode diagram tengelyei? csoportosítsa a determinisztikus jeleket!

Irányítástechnika II. Nem hivatalos vizsga beugró kérdéssor kidolgozás

1. Az automatizálás célja, és irányított berendezés, technológia blokkvázlata.

Mintavételezés és FI rendszerek DI szimulációja

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Alaptagok Nyquist és Bode diagramjai

ADAT- ÉS INFORMÁCIÓFELDOLGOZÁS

A 2009-es vizsgákon szereplő elméleti kérdések

Tartalom. Állapottér reprezentációk tulajdonságai stabilitás irányíthatóság megfigyelhetőség minimalitás

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Lineáris rendszerek stabilitása

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 8.

Irányításelmélet és technika II.

Elektronika Előadás. Digitális-analóg és analóg-digitális átalakítók

Ipari kemencék PID irányítása

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

Mechatronika alapjai órai jegyzet

FIR és IIR szűrők tervezése digitális jelfeldolgozás területén

Elektronika 11. évfolyam

Irányításelmélet és technika I.

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

Négypólusok tárgyalása Laplace transzformációval

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

A mintavételezéses mérések alapjai

1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

A/D és D/A átalakítók gyakorlat

Mérési jegyzőkönyv a 5. mérés A/D és D/A átalakító vizsgálata című laboratóriumi gyakorlatról

Analóg-digitál átalakítók (A/D konverterek)

Jelfeldolgozás bevezető. Témalaboratórium

Frekvenciatartomány Irányítástechnika PE MI BSc 1

Diszkrét idej rendszerek analízise az id tartományban

Irányítástechnika labor Elméleti összefoglaló

A nullád rendű tartóáramkör átviteli függvényének alakulása, ha a tartási időszakban a lezárás nem veszteségmentes

Rendszervizsgálat frekvencia tartományban

Wavelet transzformáció

Diszkrét matematika 1. estis képzés

Átírás:

1.A matematikai mintavételezés T mintavételi idővel felfogható modulációs eljárásnak, ahol a hordozó jel eltolt Dirac impulzusokból áll. Adja meg a hordozó jel I (s) T Laplace-transzformáltját és annak pólusait. Segítség: Használja a geometriai sor összegképletét. hordozó jel Laplace-transzformáltja A Laplace-transzformált pólusai az 1- =0 feltételből határozhatók meg. 1- >> k=0, 2. Legyen f (t) az analóg jel, F(s) az analóg jel Laplace-transzformáltja, T a mintavételi idő a hordozó jel és a matematikailag mintavételezett jel. Adja meg a matematikailag mintavételezett jelnek a komplex konvolúciós tételből következő F* (s) Laplace-transzformáltját. Periódikus-e az F* ( j ) függvény, és ha igen, akkor mi a periódus hossza. periodikus és a periódus hossza 2π/T 3. Legyen az f (t) analóg jel sávkorlátozott és határ-körfrekvenciája. Adja meg a Shannon-tételt az analóg jel rekonstruálásáról a matematikailag mintavételezett jelből. Rajzolja fel a matematikailag mintavételezett jel frekvencia függvényének F*( j ) amplitúdó-függvényét és illusztrálja azon a Shannon-tételt. Mi az N w Nyquistfrekvencia definíciója a szabályozástechnikában? Ha az analóg jel sávkorlátozott és határ-körfrekvenciája,továbbá a mintavételi idő kielégíti a T feltételt, akkor az analóg jel rekonstruálható a matematikailag mintavételezett jelből (az analóg jel mintáiból) egy T erősítésű ideális aluláteresztő szűrővel, amelynek határ-körfrekvenciája >> Nyquist-frekvencia

4. Ábrázolja a matematikai mintavevő szerv és a nulladrendű tartószerv együttes hatását rajzon az időtartományban. Adja meg a nulladrendű tartószerv súlyfüggvényét és átviteli függvényét. Adja meg az abból következő tömör alakot a és a függvényekre. Súlyfüggvény: Átv. függvény: radián 5. Adja meg a nulladrendű tartószerv átviteli függvényét és az abból következő tömör alakot a és a függvényekre. Ábrázolja a függvényeket - ban lineáris léptékben, és tüntesse fel a rajzon az ideális aluláteresztő függvény amplitúdó és fázis függvényeit is. Miért használunk tartószervet az ideális aluláteresztő szűrő helyett? nulladrendű tartószerv Az ideális aluláteresztő szűrő nem kauzális, azaz a viselkedésekor jövőbeli időértékeket is figyelembe kellene vennie. ergo nem megvalósítható

6. Legyen a megtervezett analóg szabályozóval a vágási frekvencia. Az analóg szabályozót mintavételes szabályozóval közelítjük, ahol a mintavételi idő T. Tekintettel arra, hogy a szabályozó kimenetén a DAC átalakító nulladrendű tartószerv funkcióval is rendelkezik, vezessen le a nulladrendű tartószerv fázisfüggvényéből feltételt az T szorzatra, ha azt akarjuk, hogy a tartószerv ne rontson többet a fázistöbbleten, mint 5 fok. 7. A matematikailag mintavételezett u (t) jelet keresztülküldjük a w(t) súlyfüggvényű és W (s) átviteli függvényű analóg tagon, amelynek hatására a kimenetén y(t) analóg kimenő jel keletkezik, melyet matematikailag mintavételezve y (t) keletkezik. Rajzolja fel az ennek megfelelő blokkvázlatot. Adja meg az Y *(s), W *(s), U *(s) közötti kapcsolatot olyan alakban, amelyből következik Z{y(nT )} = Z{w(nT )} Z{u(nT )}. Milyen összefüggés áll ekkor fenn z és s között? W(s) T y(t) y*(t) Y*(s)=W*(s) U*(s) >>> Z{y(nT )} = Z{w(nT )} Z{u(nT )} z= 8. Tekintsük a folytonosidejű W (s) lineáris tagot bemenetén DAC és kimenetén ADC átalakítóval az alábbi ábra szerint: ZOH A DAC átalakító nulladrendű tartószerv tulajdonsággal is rendelkezik. Adja meg az együttes D(z) eredő diszkrétidejű átviteli függvény és az analóg tag v(t) átmeneti függvénye közötti kapcsolatot. Hogyan határozható meg D(z) a MATLAB Control System Toolbox (CST) szolgáltatásaival? Hova képződnek le W (s) -nek az s i pólusai? Igaz ez a zérushelyekre is? MATLAB: W(s) D(z) D=c2d(w,0.2, zoh ) >> T s W(s) s i pólusai a D(z)-nek z i = pólusaiban képződnek le. Hasonló összefüggés a zérushelyekre nem áll fenn.

9. Vezesse le, hogyan számítható a stabil, integrátort nem tartalmazó D(z) diszkrétidejű átviteli függvényű, u 0 1(t) bemenő jelű és y kimenő jelű tag ekvivalens A := y( )/ u 0 statikus átviteli tényezője. Segítség: Alkalmazza a = végérték tételt. 10.Tekintsük egy egyszerű mintavételes szabályozási kör hatásvázlatát az alábbi ábra szerint: Hogyan határozható meg a DAC, W (s), ADC együttes eredő D(z) diszkrétidejű átviteli függvénye? Adja meg a zárt rendszer eredő D yr (z) és D ur (z) átviteli függvényeit D(z) -vel és D c (z) -vel kifejezve. 11.Adja meg az s differenciáló operátor közelítését z -ben hátratartó differenciával (BWD) és előretartó differenciával (FWD). Adja meg az 1/ s integráló operátor közelítését z -ben bal oldali téglalap szabállyal (LSR) és jobb oldali téglalap szabállyal (RSR), valamint az ebből s -re következő alakot. Van-e hasonlóság a differenciáló és az integráló operátorok közelítései között? s diferenciáló operátor közelítése BWD: FWD: 1/s integráló operátor közelítése LSR: >> RSR: >> Hasonlóság: BWD=RSR FWD=LSR

12.Vezesse le a trapézszabályt (TR) az 1/ s integráló operátor közelítésére z ben, vagy más néven a Tustin-képletet. Adja meg az s z és a z s helyettesítések képleteit. Hogyan végezhetők el az áttérések W (s) és D(z) között a MATLAB CST szolgáltatásaival? Tustin-képlet (trapéz-szabály) >>> zy=y+ >> >> Y= W(s) D=c2d(W,T s, tustin ) D(z) W(s) W=d2c(D, tustin ) 13.Egységugrás ekvivalencia esetén azt akarjuk, hogy a W (s) analóg tag és annak D(z) közelítése az u(t) = 1(t) bemenő jelre egyformán válaszoljon (a mintavételi időpontokban). Vezesse le az egységugrás ekvivalens W (s) D(z) áttérésre szolgáló képletet. Hogyan valósítható meg az áttérés a MATLAB CST szolgáltatásaival? W(s) D(z) nulladrendű tartószerv megvalósítása egyenértékű az egységugrás ekvivalenciával. 14.Vezessen le képletet az ideális PID szabályozó mintavételes közelítésére az integráló tagot jobb oldali téglalap szabállyal (RSR), a differenciáló tagot pedig hátratartó differenciával (BWD) közelítve. Adja meg fenti elvű közelítésében a együtthatókkifejezését az analóg szabályozó paramétereivel és a T mintavételi idővel. ideális PID szabályzó mintavételes közelítése(integráló tag RSR,differenciáló tag BWD)

15.Vezessen le képletet a (D-hatásban) közelítő PID szabályozó mintavételes közelítésére az egységugrás ekvivalencia elve alapján. Adja meg fenti elvű közelítésében a és együtthatókkifejezését az analóg szabályozó paramétereivel és a T mintavételi idővel. közelítő PID szabályzó mintavételes közelítése az egységugrás ekvivalencia alapján. >> 16.Adja meg a blokkvázlatát a (D-hatásban) közelítő PID szabályozó mintavételes közelítésének integrátor antiwindup kiegészítéssel. Magyarázza el az kiegészítés célját. Vezesse le az egyes blokkokban álló tagok z -átviteli függvényét. Segítség: Használja V PID (s) három blokkját, az egységugrás ekvivalencia elvét, valamint a következő összefüggéseket: közelítő PID szabályzó integrátor antiwindup kiegészítéssel:

17.A zárt rendszer s -ben specifikált domináns konjugált komplex póluspárjának csillapítása és csillapítatlan sajátfrekvenciája legyen rendre ξ és ω 0. Fejezze ki ezekkel az s 1,2 domináns konjugált komplex póluspárt valós rész és képzetes rész alakban. A zárt rendszer további és a megfigyelő polinom specifikált pólusai (sajátértékei) legyenek rendre. Adja meg a specifikációk átszámítási szabályát -be. 18.Adja meg a Nyquist-féle stabilitáskritérium általános alakját diszkrét időben. Rajzolja fel a kontúrgörbét a bizonyításhoz az argumentum-elv alapján. Indokolja ez alapján, mit kell helyettesíteni z -be és milyen ω tartományban a stabilitáskritérium alkalmazásakor. EKVSZ(D 0 (e j t );-1)=P P felnyitott kör instabil pólusainak száma a kontúrgörbén haladva z= e j t 19.Adja meg a Bode-féle stabilitáskritérium általános alakját, ha a felnyitott körnek nincsenek labilis pólusai. Mi a vágási frekvencia és a fázistöbblet definíciója? Mit helyettesít z -be és milyen ω tartományban a MATLAB CST dbodefüggvénye? c vágási frekvencia, felnyitott kör erősítése 0 db-re csökken φ t fázistöbblet, c-n a felnyitott kör fázisa hozzáadva a π-hez radiánban vagy 180 -hoz

20.Adja meg a kétszabadságfokú (2-DOF) szabályozó elvi felépítését és célszerű megvalósítását. Jelölje D(z) = B(z)/ A(z) a szakasz diszkrétidejű átviteli függvényét. Legyen a zárt rendszer referenciamodellje B m (z)/ A m (z), és legyen a megfigyelő (observer) polinom A o (z). Mi a szakasz B(z) polinomjának szabályozástechnikai szempontból helyes B + (z)b (z) + B faktorizációja, ha a zárt rendszerben (z) kiejtésére törekszünk? Legyen a szabályozóban az integrátorok száma l, a szabályozó az előrevezető ágban T (z)/ R(z), a visszacsatoló ágban pedig S(z)/ R(z). Adja meg ekkor R(z), B m (z), T (z) alakját, továbbá a szabályozóban még megválasztható részek meghatározására szolgáló diophantoszi polinomegyenletet. zárt rendszer ref. modellje megfigyelő polinom kiejthető zérushelyek ; nem lehet egységkörön kívüli zérushely nem kiejthető zérusok a zárt rendszer átviteli függvényében ; az egységkörön kívülre eső és tisztán negatív valós értékű zérushelyek