Tài liệu Đặc tính động học của hệ thống ppt

Môn học Môn học CƠ SỞ TỰ ĐỘNGCƠ SỞ TỰ ĐỘNG Biên son: TS. Hunh Thái Hồng   B mơn đi  u khi  n t đng Khoa in – in T i hc Bách Khoa TPHCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Ging viên: HTHồng, NVHo, NHồng, BTHuyn, HHPhng, HMTrí 9 September 2011 © H. T. Hồng - ÐHBK TPHCM 1 Chöông 3Chöông 3  CTÍNHCTÍNH  NG HNG H  CCCC  A HEÄ THO Á NGA HEÄ THO Á NG  C TÍNH C TÍNH  NG HNG H  C CC C  A HEÄ THONG A HEÄ THONG 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 2  Khái nim đc tính đng hc Noäi dung chöông 3Noäi dung chöông 3  Khái nim đc tính đng hc  c tính thi gian    c tính t  n s    Các khâu đng hc đin hình  c tính đng hc ca h thng t đng 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 3 Khái nim đc tính đn g hcKhái nim đc tính đn g hc 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 4 Khái nim đc tính đng hcKhái nim đc tính đng hc  c tính đng cah thng mô t s thay đi tín hiu  đuraca  c tính đng ca h thng mô t s thay đi tín hiu  đu ra ca h thng theo thi gian khi có tác đng  đu vào.  N hng h thng đcmôt bng mô hình toán hccódng nh  N hng h thng đc mô t bng mô hình toán hc có dng nh nhau s có đc tính đng hc nh nhau   kh át đ tí h đ  h th tí hi àth đ   kh o s át đ c tí n h đ ng c  a h th ng tí n hi u v à o th   ng đ c chn là tín hiu c bn nh hàm xung đn v, hàm nc đn v hay hàm điu hòa.  c tính thi gian  áp ng xung: tín hiu vào là hàm dirac    áp ng n  c: tín hiu vào là hàm n  c  c tính tn s: tín hiu vào là hàm sin 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 5 áp ng xungáp ng xung G(s) U (s) Y (s)  áp ng xung: là đáp ng ca h thng khi tín hiu vào là hàm dirac )()().()( sGsGsUsY   (do U(s) = 1)     )()()()( 11 tgsGsYty   LL  áp ng xung chính là bin đi Laplace ngc ca hàm truyn      áp ng xung còn đc gi là hàm trng lng ca h thng  Có th  tính đáp ng ca h th  ng b  ng cách l  y tích chp ca đáp ng xung và tín hiu vào:  t d t t t t ) ( ) ( ) ( * ) ( ) ( 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 6     d t u g t u t g t y 0 ) ( ) ( ) ( * ) ( ) (    áp ng ncáp ng nc G(s) U (s) Y (s)  áp ng nc: là đáp ng ca h thng khi tín hiu vào là hàm nc s sG sGsUsY )( )().()(  (do U(s) = 1)    t s G ) (               dg s s G sYty 0 11 )( ) ( )()(   LL  áp ng nc chính là tích phân ca đáp ng xung  áp ng nc chính là tích phân ca đáp ng xung  áp ng nc còn đc gi là hàm quá đ ca h thng 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 7 Thí d tính đáp ng xung và đáp ng ncThí d tính đáp ng xung và đáp ng nc  Tính đáp ng xung và đáp ng nccah thng có hàm truynlà: G(s) U (s) Y (s)  Tính đáp ng xung và đáp ng nc ca h thng có hàm truyn là: ) 5 ( 1 )(    s s s sG ) 5 (  s s                411 ) ( ) ( 111 s G t L L L  áp ng xung:                 )5(55)5( ) ( ) ( ssss s G t g L L L t etg 5 5 4 5 1 )(    5 5 4 1 4 1 ) (      s s G  áp ng nc: )5(25 4 5 1 25 4 )5( 1 ) ( )( 22 11                     sssss s s s G th LL 441 ) ( 5  t h 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 8 25255 ) ( 5    t e t t h  Khái nim đc tính tn sKhái nim đc tính tn s  Hãy quan sát đáp ứng của hệ thống tuyến tính ở trạng thái xác la äp khi tín hie ä u vào là tín hie ä u hình sin. äp ä ä 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 9 Khái nim đc tính tn sKhái nim đc tính tn s ä há á íh khi í hi ä ø lø í hi ä hì h i hì û  He ä t h o á ng tuye á nt í n h : khi t í n hi e ä uva ø o l a ø t í n hi e ä u hì n h s i nt hì ơ û trạng thái xác lập tín hiệu ra cũng là tín hiệu hình sin cùng tần số với tín hie ä u vào, khác biên đo ä và p ha. ä ä p HT U ( j  ) Y ( j  ) u (t)=U m sin (j  ) y (t)=Y m sin (j  +)  Đònh nghóa: Đặc tính tần số của hệ thống là tỉ số giữa tín hiệu ra ơ û trang tha ù i xa ù c lập va ø tín hiệu va ø o hình sin . U ( j  ) Y ( j  ) ơ tra ï ng thai xac lập va tín hiệu vao hình sin . ) ( )(   j U jY số tần tính Đặc ) ( j Người ta chứng minh được: ) ( ) (  j G s G   số ta à n tính Đặc 9 September 2011 © H. T. Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 10 ) ( ) (   j G s G js    so tan tính Đặc [...]... đồ Nyquist Bieu đo © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 13 Các thơng s quan tr ng c a c tính t n s Tan so cat bien Tần số cắt biên ( c): là tần số mà tai đó biên độ của đặc tính tần la tan so ma tại đo bien cua tan số bằng 1 (hay bằng 0 dB) M( c) L( 1 c) 0 Tần số cắt pha ( ): là tần số mà tại đó pha của đặc tính tần số ba bằng 1800 (hay bằng 80 ( ay ba radian) ad a ) ( 1800 ) ( ) rad Độ dự trữ biên... å đ à B d về pha: l ø đ à thò bi å di ã moi quan h ä giưa h la đo bieu dien ái hệ iữ đáp ứng pha ( ) theo tần số Cả hai đồ thò trên đều đượïc vẽ trong hệ tọïa độä vuông góc với ò g g trục hoành được chia theo thang logarith cơ số 10 Biểu đồ Nyquist: (đường cong Nyquist) là đồ thò biểu diễn đặc tính tần số G(j ) trong hệ toa độ cưc khi thay đổi từ 0 tan so tọa cực đoi tư 9 September 2011 © H T Hồng... Phase Margin): M 9 September 2011 L( 1800 ( c) © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 14 c tính 9 September 2011 ng h c các khâu i n hình © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 15 Khâu t l Ham truyen: Hàm truyền: G(s) K c tính th i gian: Đap ưng Đáp ứng xung: g (t ) K (t ) Đáp ứng nấc: h(t ) K 1(t ) Đặc tính tần số: G ( j ) Biên độ: Pha: 9 September 2011 M( ) K K L( ) 20 lg K ( ) 0 © H T Hồng -... truyền: ng G(s) s c tính th i gian: Đáp ứng xung: g (t ) K (t ) Đáp ứng nấc: h(t ) Đặc tính tần số: G ( j ) Biên độ: Pha: Ph 9 September 2011 K (t ) j M( ) L( ) 20 lg ( ) 900 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 22 Khâu vi phân lý t 9 September 2011 ng © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 23 Khâu vi phân lý t 9 September 2011 ng © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 24 Khâu qn tính b c 1 Hà H... www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 24 Khâu qn tính b c 1 Hà H øm truyềàn: G(s) 1 Ts 1 c tính th i gian: Đáp ứng xung: Đáp ứng nấc: 9 September 2011 g (t ) L h(t ) L 1 1 1 Ts 1 1 s (Ts 1) t 1 T e 1(t ) T t T (1 e )1(t ) © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 25 Khâu qn tính b c 1 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 26 Khâu qn tính b c 1 Đặ í h Đ ëc tính tầàn sốá: G ( j ) Bien Biên độ: Pha: M( ) ( ) 1 Tj 1... biên độ (hệ sốá khuếách đại) giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào theo tần số Đáp ứng pha cho biết độä lệäch pha giữa tín hiệäu ra và tín hiệäu p p g vào theo tần số 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 11 Bi u Bode và bi u Nyquist Biể đồ Bode: là hình Bi åu đ à B d l ø hì h vẽõ gồàm 2 thàønh phầàn: h h Biểu đồ Bode về biên độ: là đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa logarith của đáp ứng... Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 17 Khâu tỉ lệ 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 18 Khâu tích phân lý t Ham truyen: Hàm truyền: G(s) ng 1 s c tính th i gian: Đáp ứng xung: g (t ) K1(t ) Đáp ứng nấc: h(t ) Đặc tính tần số: G ( j ) Biên độ: Pha: 9 September 2011 M( ) ( ) Kt 1(t ) 1 j 1 j 1 L( ) 20 lg 900 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 19 Khâu tích phân lý t 9 September... qn tính b c 1 tan số gay tần so gãy 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 28 Khâu s m pha b c 1 Hà H øm truyềàn: G ( s) Ts 1 c tính th i gian: 1 (Ts 1) s áp ng n c h(t ) L áp ng xung g (t ) h(t ) T (t ) 9 September 2011 T (t ) 1(t ) (t ) © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 29 Khâu s m pha b c 1 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 30 Khâu s m pha b c 1 Đặc. .. Khâu dao ng b c 2 Hà H øm truyềàn: G (s) 1 2 Ts 1 2 2 T s (0 1) c tính th i gian: Đáp ứng xung: g (t ) nt ne 2 1 Đáp ứng nấc: h(t ) 1 e 1 9 September 2011 sin ( n 2 1 nt 2 sin ( n 1 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ )t 2 )t 33 Khâu dao 9 September 2011 ng b c 2 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 34 Khâu dao ng b c 2 Đặc tính tần số: G ( j ) Biê độ Bi ân đ ä: M( ) L( ) Pha: ( ) T2 2 (1... (t ) h(t ) T (t ) 9 September 2011 T (t ) 1(t ) (t ) © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 29 Khâu s m pha b c 1 9 September 2011 © H T Hồng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 30 Khâu s m pha b c 1 Đặc tính tầàn sốá: G ( j ) Tj Bien Biên độ: Pha: M( ) 1 1 T2 2 L( ) 20 lg 1 T 2 2 ( ) tg 1 (T ) Vẽ gần đúng biểu đồ Bode biên độ: 1 : đường thẳng nằm ngang trùng truc hoành đương thang nam trung trục hoanh . 8 25255 ) ( 5    t e t t h  Khái nim đc tính tn sKhái nim đc tính tn s  Hãy quan sát đáp ứng của hệ thống tuyến tính ở trạng thái xác la äp khi tín. đo ä và p ha. ä ä p HT U ( j  ) Y ( j  ) u (t)=U m sin (j  ) y (t)=Y m sin (j  +)  Đònh nghóa: Đặc tính tần số của hệ thống là tỉ số giữa tín hiệu ra ơ û trang tha ù i xa ù c lập va ø tín hiệu va ø o hình sin . U ( j  ) Y ( j  ) ơ tra ï ng thai xac lập va tín hiệu vao hình sin . ) ( )(   j U jY số