Tracciamento diagrammi di Nyquist

Documenti analoghi
Diagrammi di Nyquist o polari

Il criterio di Nyquist

Compito di Fondamenti di Automatica - 13 luglio 2006 Versione A Esercizio 1A. Dato lo schema seguente (operazionali ideali)

Lezione 8. Stabilità dei sistemi di controllo

Esercizi- Risposta in frequenza

Stabilità dei sistemi in retroazione. Diagrammi polari e teorema di Nyquist

Tracciamento dei Diagrammi di Nyquist

5. Per ω = 1/τ il diagramma reale di Bode delle ampiezze della funzione G(jω) =

CONCETTO DI STABILITÀ NEI SISTEMI DI CONTROLLO. Sistema in condizioni di equilibrio a t = 0. d(t) = 0. u(t) = 0. y(t) = 0. Sistema

10 = 100s. s10. Disegna i diagrammi di Bode, del modulo e della fase, per le funzioni di trasferimento: Esercizio no.1. Esercizio no.2. Esercizio no.

Esercizio 1. Si consideri la funzione di trasferimento. G(s) = K 1 + st

Tracciamento dei Diagrammi di Bode

SISTEMI DIGITALI DI CONTROLLO

Diagrammi asintotici di Bode: esercizi. Tracciare i diagrammi asintotici di Bode della seguente funzione G(s): s 2. s(s 30)(1+ s

ANALISI DEI SISTEMI DI CONTROLLO A TEMPO CONTINUO. Schema generale di controllo in retroazione

Capitolo. Stabilità dei sistemi di controllo. 8.1 Generalità. 8.2 Criterio generale di stabilità. 8.3 Esercizi - Criterio generale di stabilità

Brevi appunti di Fondamenti di Automatica 1. prof. Stefano Panzieri Dipartimento di Informatica e Automazione Universitï 1 degli Studi ROMA TRE

Fondamenti di Controlli Automatici

Appunti di Controlli Automatici 1 Capitolo 7 parte I Criterio di stabilità di Nyquist dispositivo di controllo criterio di stabilità di Nyquist

STABILITÀ DEI SISTEMI Metodo di Bode e Nyquist

Controlli automatici e controllo dei processi Docente: Davide M. Raimondo Prova scritta: 01/03/2013 Durata: 3h. Cognome Nome Matricola

ANALISI DEI SISTEMI DI CONTROLLO A TEMPO CONTINUO. Schema generale di controllo in retroazione. Margine di guadagno e margine di fase

Lezione 19. Stabilità robusta. F. Previdi - Fondamenti di Automatica - Lez. 19 1

Diagrammi di Bode. Esempio: j. 1+ s. 1+j ω. Diagrammi di Bode: ω Diagramma dei moduli. Ampiezza [db] Diagramma delle fasi.

INTRODUZIONE. G(s) H(s)

Soluzione degli esercizi del Capitolo 13

Controlli automatici

Esercizio riassuntivo di sintesi in frequenza

Diagrammi di Nyquist. Diagramma di Nyquist (o polare): curva nel piano complesso parametrizzata in ω : ImG(jω) in funzione di ReG(jω))

rapporto tra ingresso e uscita all equilibrio.

ANALISI FREQUENZIALE E PROGETTO NEL DOMINIO DELLE FREQUENZE

06. Analisi Armonica. Controlli Automatici. Prof. Cesare Fantuzzi Ing. Cristian Secchi Ing. Federica Ferraguti

Luogo delle Radici. Università degli Studi di Firenze. L. Chisci, P. Falugi

s + 6 s 3, b) i valori di K per i quali il sistema a ciclo chiuso risulta asintoticamente stabile;

CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria della Gestione Industriale DIAGRAMMI DI BODE

Esercizi sul luogo delle radici

CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria Gestionale LUOGO DELLE RADICI

Requisiti di un sistema di controllo

Stabilità BIBO Risposta impulsiva (vedi Marro par. 2.3, vedi Vitelli-Petternella par. III.1, vedi es. in LabView) Poli sull asse immaginario

Graficazione qualitativa del luogo delle radici

Fondamenti di Infrastrutture Viarie

SISTEMI DI CONTROLLO Ingegneria Meccanica e Ingegneria del Veicolo. RETI CORRETTRICI

CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria Gestionale ANALISI ARMONICA

ESPONENZIALI E LOGARITMI. chiameremo logaritmica (e si legge il logaritmo in base a di c è uguale a b ).

Scomposizione in fratti semplici

Risposta a segnali dotati di serie o trasformata di Fourier. Identificazione della risposta in frequenza. Azione filtrante dei sistemi dinamici

Criteri di stabilità (ver. 1.2)

Il luogo delle radici. G(s) - H(s)

Capacità parassita. Quindi ci si aspetta che la funzione di trasferimento dipenda dalla frequenza

Risposta al gradino di un sistema del primo ordine

Fondamenti di Automatica (CL Ing. Gestionale) a.a Prof. Silvia Strada 16 Luglio 2014

Risposta temporale: esempi

Diagrammi di Bode e polari

RICHIAMI MATEMATICI. x( t)

Introduzione a MATLAB

Esercizio 1. (s 1) (s 0.5)(s 1) G(s) 28. p1 = -0.5 (sx) p2 = -1 (sx) Tipo: g=0. G(0) = 56 = 20log10(56) ~ 35 db

4 Analisi nel dominio del tempo delle rappresentazioni in

Funzione di trasferimento

ANTITRASFORMATA DI LAPLACE MODI DI UN SISTEMA

Ingegneria e Tecnologie dei sistemi di Controllo

FONDAMENTI DI AUTOMATICA (Ingegneria Gestionale) Prof. Matteo Corno

LO STUDIO DI FUNZIONE ESERCIZI CON SOLUZIONI

Esame di FONDAMENTI DI AUTOMATICA (9 crediti) SOLUZIONE

Controlli Automatici T. Analisi Armonica. Parte 5 Aggiornamento: Settembre Prof. L. Marconi

Stabilità e retroazione

Progetto del controllore

Analisi dei sistemi in retroazione

Secondo parziale di Matematica per l Economia (esempio)

Margini di stabilità. Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Controlli Automatici L

UNITÀ DIDATTICA 5 LA RETTA

Prima prova in itinere di Analisi Matematica 1 Ingegneria Elettronica. Politecnico di Milano. A.A. 2015/2016. Prof. M. Bramanti.

i = unità immaginaria,

a) Determinare il dominio, i limiti agli estremi del dominio e gli eventuali asintoti di f. Determinare inoltre gli zeri di f e studiarne il segno.

Soluzione esercizi sulle funzioni - 5 a E Liceo Scientifico - 04/11/ 13

Sistemi di Controllo Esempio di domande teoriche a risposta multipla. Esempio di problemi e quesiti a risposta aperta

Mutue posizioni della parabola con gli assi cartesiani

Prova scritta di Controlli Automatici e sistemi elettrici lineari

Tecniche di progetto di controllori

Accoppiamento elastico

Controlli Automatici T. Analisi del sistema in retro e Funzioni di sensitività. Parte 8 Aggiornamento: Settembre Prof. L.

Prefazione 3. Ringraziamenti 5

Controlli e Regolazione Automatica Prova scritta del 26 maggio 2005

Geometria analitica di base. Equazioni di primo grado nel piano cartesiano Funzioni quadratiche Funzioni a tratti Funzioni di proporzionalità inversa

Si consideri un azionamento BL sinusoidale con i seguenti dati:

Realizzazione digitale di controllori analogici

Geometria Analitica Domande e Risposte

Bode Diagram. 1.2 Determinare il valore del guadagno del sistema. Disegnare gli zeri ed i poli nel piano complesso.

Lezione 15. Stabilità di sistemi retroazionati. F. Previdi - Automatica - Lez. 15 1

f(x) = 1 x 2 Per determinare il dominio di f(x) dobbiamo imporre che il determinante sia diverso da zero

Controlli automatici L-A

Chapter 1. Risposta a segnali canonici. 1.1 Risposta a regime a segnali sinusoidali: risposta in frequenza

Soluzione dei sistemi lineari con metodo grafico classe 2H

Corso di laurea in Informatica. Regolatori. Marta Capiluppi Dipartimento di Informatica Università di Verona

Traccia n.1 Studiare il comportamento della funzione: 3x + ex 3x e x. Svolgimento

Prova scritta di Controlli Automatici e sistemi elettrici lineari

Introduzione. Margine di ampiezza... 2 Margine di fase... 5 Osservazione... 6 Margini di stabilità e diagrammi di Bode... 6

Prova scritta di Controlli Automatici - Compito A

REGOLATORI PID. Modello dei regolatori PID. Metodi di taratura automatica

Esercitazione 1. Invece, essendo il mezzo omogeneo, il vettore sarà espresso come segue

Calcolo del movimento di sistemi dinamici LTI

Transcript:

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Tracciamento diagrammi di Nyquist Prerequisiti Due Amenità sui numeri complessi Formula di Eulero:

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Motivazione Un alternativa ai diagrammi di Bode per la rappresentazione della funzione di risposta armonica sono i cosiddetti diagrammi polari o di Nyquist. Essi sono di grande importanza per lo studio della stabilità dei sistemi in retroazione: su di essi si basa il fondamentale criterio di stabilità di Nyquist. Sia la funzione di risposta armonica nella seguente forma fattorizzata: K m ( ± z i u n h ( ± p j j h+ Spesso, quando il diagramma di Nyquist viene usato per l analisi della stabilità, è sufficiente la conoscenza qualitativa dell andamento del diagramma stesso. Primi elementi sul tracciamento Si noti che (jω: R C e che il diagramma viene tracciato sul piano complesso (jω per ω(-,+. Una importante proprietà ai fini del tracciamento è la seguente: PROP. * (jω((jω * (-jω CONSEUENZA: Nel tracciare il diagramma di Nyquist possiamo tracciarlo per ω (0, e poi ribaltarlo rispetto all asse delle ascisse. N.B. Una cosa importante da tenere in conto è che il diagramma di Nyquist forma una curva chiusa sul piango (jω. li asintoti si chiudono all infinito (da 0 - a 0 + in senso orario. Tale curva chiusa è nota come curva di Cauchy e fa un numero di giri quanti sono necessari per raccordare la fase tra (j0 - e (j0 +, ovvero un numero di rotazioni di 80 in senso orario per quanti sono i poli nell origine. Procedura di Tracciamento Per avere un andamento qualitativo del diagramma di Nyquist facciamo i seguenti passi: Analisi asintotica ω (0,, ovvero calcolare lim lim lim Re[ ] lim Re[ ] 0+ [ ] [ ] 0+ ω 0+ + Calcolare eventuali intersezioni con gli assi Fare Diagramma di Bode delle fasi di (jω per eliminare ambiguità 4 Proprietà * (jω(-jω Eventuale chiusura ad infinito (fare tanti mezzi giri ovvero rotazioni di 80 in senso orario chiuse da 0 - a 0 + ad infinito quanti sono i poli nell origine Combinando queste informazioni si ottiene un diagramma di Nyquist qualitativamente corretto.

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Esercizio : L integratore ( s s j jω ω Re [ ] 0 ω Im[(jω] Pertanto: lim lim [ ] 0 [ ] 0 Re[(jω] Esercizio : Polo stabile ( s ( s lim lim sτ + + 0 0 + + ωτ j + + ω τ + ω τ + ω τ + Non abbiamo intersezione con l asse, vediamo dove vanno i vari limiti. Ci rimane da capire cosa fa la fase, vediamone l andamento, che è monotono dec /τ dec -/ Quindi infine abbiamo: Im[(jω] Re[(jω]

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Esercizio : Polo instabile ( s con K>0 lim lim K sτ K j K K Kωτ K j ω τ + ω τ + ω τ + ωτ K 0 Le considerazioni sulla monotonicità della fase sono le stesse: dec /τ dec -/ - Pertanto: Im[(jω] -+j0 -K Re[(jω] N.B. Si noti come per K>, il sistema ad anello chiuso è instabile! 4

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Esercizio 4 ( s 0 ( s + ( s + 0 + + Fattorizziamo in parte reale e parte immaginaria: lim lim 0 ( jω( jω + + ( jω( jω 0 0 ( ω jω ( ω + ( ω + 4 0 0( ω ( ω + ( ω + 4 0 ( jω ( ω + ( ω + 4 Si noti come da questo risulta che essa avrà una intersezione con l asse reale. Vediamo dove essa avviene: Re [ ] 0 ( ω 0 ω ± 0 Prendiamo ω + visto che ci interessa, allora, vediamo che l intesezione avviene per un valore dell asse immaginario: Im[ ] 0 ( ω ( ω + ( ω + 4 ( 0 ( + ( + 4 ( Possiamo quindi tracciare, notando la monotonicità dei diagrammi di Bode: Im[(jω] Re[(jω]

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Esercizio ( ( s + s s( s + ( + jω jω + e infine: lim ω + j ω ω ( + 4 lim jω 0 ( jω + + ( ω ( ω + 4ω j j ( jω + ( jω + j + ( jω + ( + 4 ω ω jω + ( jω + ( ω + 4ω ( jω j + ω ( ω + 4ω E facile vedere come non ci siano intersezioni con gli assi, in quanto la parte reale è sempre positiva e quella immaginaria sempre negativa (per. Si noti inoltre che lim Re[ ] Il diagramma sarà quindi: 4 Im[(jω] /4 Re[(jω] 6

Appunti Tracciamento Nyquist Ing. E.arone www.gprix.it Esercizio 6 0 ( s s ( s Diventa 0 0 0 ( ( + jω s j j jω( jω ω( jω ( + jω ( + jω 0 0 0 j j ω ω + + ( + ω ( + ω ω( ω lim lim jω 0 lim lim Re lim Re \ ( [ ] [ ] + [ ] 0 [ ] 0 + 0 Im[(jω] Re[(jω] -0 7