Lez. 17/12/13 Funzione di trasferimento in azione e reazione, pulsazione complessa, introduzione alla regolazione



Documenti analoghi
Una definizione di stabilità più completa di quella precedentemente introdotta fa riferimento ad una sollecitazione impulsiva.

Funzioni di trasferimento. Lezione 14 2

Stabilità dei sistemi

ANALISI FREQUENZIALE E PROGETTO NEL DOMINIO DELLE FREQUENZE

LA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO

BLOCCO AMPLIFICATORE. Amplificatore ideale. ELETTRONICA 1 per Ingegneria Biomedica Prof. Sergio Cova

Capitolo. La funzione di trasferimento. 2.1 Funzione di trasferimento di un sistema. 2.2 L-trasformazione dei componenti R - L - C

Catene di Misura. Corso di Misure Elettriche

Fondamenti di Automatica

Rappresentazione grafica di un sistema retroazionato

Corso di orientamento. Indirizzo: ELETTRONICA E TELECOMUNICAZIONI

Appendice Circuiti con amplificatori operazionali

Controlli Automatici T. Trasformata di Laplace e Funzione di trasferimento. Parte 3 Aggiornamento: Settembre Prof. L.

RISONANZA. Introduzione. Risonanza Serie.

( x) ( x) 0. Equazioni irrazionali

Come visto precedentemente l equazione integro differenziale rappresentativa dell equilibrio elettrico di un circuito RLC è la seguente: 1 = (1)

Dalle misure eseguite con un segnale sinusoidale su di un impianto si è verificato che esso:

di Heaveside: ricaviamo:. Associamo alle grandezze sinusoidali i corrispondenti fasori:, Adesso sostituiamo nella

Anno 4 Grafico di funzione

Esercitazione n 1: Circuiti di polarizzazione (1/2)

Circuiti amplificatori

INTEGRATORE E DERIVATORE REALI

EQUAZIONI DIFFERENZIALI. 1. Trovare tutte le soluzioni delle equazioni differenziali: (a) x = x 2 log t (d) x = e t x log x (e) y = y2 5y+6

LEZIONE DI ELETTRONICA per la classe 5 TIM/TSE

Istituto Tecnico Industriale Statale Enrico Mattei

ELETTRONICA. L amplificatore Operazionale

Anno 5 4. Funzioni reali: il dominio

L'amplificatore operazionale - principi teorici

La trasformata Zeta. Marco Marcon

Richiami: funzione di trasferimento e risposta al gradino

OUT. Domande per Terza prova di Sistemi. Disegnare la struttura generale di un sistema di controllo. retroazionato. (schema a blocchi)

Transitori del primo ordine

Istituto d Istruzione Secondaria Superiore M.BARTOLO. A cura del Prof S. Giannitto

Diagrammi di Bode. delle

Esercizi proposti di Fondamenti di Automatica - Parte 4

Trasformate di Laplace

LE FUNZIONI A DUE VARIABILI

Prova scritta di Controlli Automatici - Compito A

2 FUNZIONI REALI DI VARIABILE REALE

Consideriamo due polinomi

Studio nel dominio del tempo. Le correnti sulla resistenza e sul condensatore, considerando che il punto M è a massa virtuale, valgono:

Il concetto di valore medio in generale

M049 - ESAME DI STATO DI ISTITUTO PROFESSIONALE. Indirizzo: TECNICO DELLE INDUSTRIE ELETTRONICHE CORSO DI ORDINAMENTO

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

Controllo di velocità angolare di un motore in CC

Rappresentazione nello spazio degli stati

~ Copyright Ripetizionando - All rights reserved ~ STUDIO DI FUNZIONE

Diagrammi di Bode. I Diagrammi di Bode sono due: 1) il diagramma delle ampiezze rappresenta α = ln G(jω) in funzione

I sistemi di controllo possono essere distinti in due categorie: sistemi ad anello aperto e sistemi ad anello chiuso:

Funzioni. Parte prima. Daniele Serra

Elettronica e Telecomunicazioni Classe Quinta. La trasformata di Laplace

Esercizi svolti. 1. Si consideri la funzione f(x) = 4 x 2. a) Verificare che la funzione F(x) = x 2 4 x2 + 2 arcsin x è una primitiva di

Capitolo 2. Operazione di limite

FUNZIONI ELEMENTARI - ESERCIZI SVOLTI

FUNZIONI / ESERCIZI SVOLTI

Elettronica II Proprietà e applicazioni della trasformata di Fourier; impedenza complessa; risposta in frequenza p. 2

Elettronica delle Telecomunicazioni Esercizi cap 2: Circuiti con Ampl. Oper. 2.1 Analisi di amplificatore AC con Amplificatore Operazionale reale

Prova Parziale 1 Corso di Biosensori - Ing. Mazzei (22 Aprile 2013)

FUNZIONE REALE DI UNA VARIABILE

CONCETTO DI LIMITE DI UNA FUNZIONE REALE

2.5 Stabilità dei sistemi dinamici funzioni di trasferimento, nella variabile di Laplace s, razionali fratte del tipo:

la funzione è definita la funzione non è definita Si osservi, infatti, che la radice di un numero negativo non esiste nel campo dei numeri reali.

Fondamenti di Automatica

SINTESI DEI SISTEMI DI CONTROLLO A TEMPO CONTINUO

Per studio di funzione intendiamo un insieme di procedure che hanno lo scopo di analizzare le proprietà di una funzione f ( x) R R

E evidente che le carattteristiche dell OPAMP ideale non possono essere raggiunte da nessun circuito reale. Gli amplificatori operazionali reali

CONTROLLO SCALARE V/Hz DEL MOTORE ASINCRONO. Prof. Silvio Stasi Dott. Ing. Nadia Salvatore Dott. Ing. Michele Debenedictis

APPUNTI DI MATEMATICA LE FRAZIONI ALGEBRICHE ALESSANDRO BOCCONI

Sistema dinamico a tempo continuo

Fondamenti di Automatica. Unità 2 Calcolo del movimento di sistemi dinamici LTI

Valutazione delle impedenze equivalenti nei circuiti con retroazione.

Studio di una funzione ad una variabile

Esempi di funzione. Scheda Tre

Le funzioni continue. A. Pisani Liceo Classico Dante Alighieri A.S A. Pisani, appunti di Matematica 1

Basi di matematica per il corso di micro

Lab 4 Filtri con amplificatori operazionali

Nome: Nr. Mat. Firma:

INTEGRALI DEFINITI. Tale superficie viene detta trapezoide e la misura della sua area si ottiene utilizzando il calcolo di un integrale definito.

Fondamenti di Automatica

A.S. 2008/2009 CLASSE 5BEA SISTEMI AUTOMATICI SINTESI DEL CORSO

LEZIONI DEL CORSO DI SISTEMI DEL QUINTO ANNO

Nome: Nr. Mat. Firma:

SEGNO DELLA FUNZIONE. Anche in questo caso, per lo studio del segno della funzione, occorre risolvere la disequazione: y > 0 Ne segue:

L idea alla base del PID èdi avere un architettura standard per il controllo di processo

CONTROLLO NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA

1. Distribuzioni campionarie

CORSO di AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

5 Amplificatori operazionali

1 Appunti a cura di prof.ssa MINA Maria Letizia integrati e pubblicati in data 12/10/10

Esercizi di Macroeconomia per il corso di Economia Politica

Amplificatori Audio di Potenza

GRANDEZZE ALTERNATE SINUSOIDALI

Esempi di uso e applicazioni di Matlab e simulink. 1) Uso delle funzioni ode23 e ode45 per l'integrazione di equazioni differenziali con Matlab

PROVA SCRITTA DI ELETTRONICA Prof. Luca Salvini 4Ae Nome 22/10/2011

SPECIFICHE DI PROGETTO DI SISTEMI DI CONTROLLO

Modellazione e Analisi di Reti Elettriche

Il simbolo. è è = = = In simboli: Sia un numero naturale diverso da zero, il radicale. Il radicale. esiste. esiste 0 Il radicale

Modellistica e controllo dei motori in corrente continua

4 Dispense di Matematica per il biennio dell Istituto I.S.I.S. Gaetano Filangieri di Frattamaggiore EQUAZIONI FRATTE E SISTEMI DI EQUAZIONI

Y (s) X(s) = H(s) 1 + G(s)H(s) H(s) e la funzione di transfert open loop e Y (s)/x(s) indica la funzione di transfert closed loop.

Transcript:

Lez. 7/2/3 unzione di trasferimento in azione e reazione, pulsazione complessa, introduzione alla regolazione consideriamo il risultato del filtro passa alto che si può rappresentare schematicamente nel seguente modo: V max (ω) V Rmax (ω 2 C 2 R 2 ) + schema del sistema filtro pa (importante) Si supponga ora che l effetto di tale sistema sia indesiderato, vale a dire sia indesiderata un uscita alle alte frequenze pari a Vmax (basta far tendere nella funzione di trasferimento all interno del blocco la pulsazione a + infinito) e si voglia intervenire sul sistema stesso per regolarlo, cioè per imporre una uscita prefissata da progetto e pari a qualsivoglia esigenza del progettista. Si supponga perciò di disporre di tale sistema e si desideri un uscita sempre pari a V Rmax V max per qualsiasi 2 frequenza.. Il metodo fondamentale con cui intervenire regolango l uscita del sistema in modo hardware è quello del feed-back o retroazione. Lo schema proposto sopra è detto di azione o ad anello aperto e l uscita dipende solo dalla funzione di trasferiemnto del sistema e lo stesso non è regolato; la funzione di trasferimento (ω) và intesa come una funzione di processo come quella svolta da una caldaia che in ingresso presenta in ingresso una certa portata di gas e in uscita la temperatura ambientale: nelle condizioni non regolate non esiste alcuna correlazione fra portata di gas e temperatura ambiente e il sistema non è regolato, la temperatura ambient epotrebbe salire o scendere senza interventi sul flusso di gas nel bruciatore della caldaia. Si osservi il seguente schema: Vin Vmax + + VoutVRmaxVmax/2 Nd (ω) - Vg G(ω)

con Ndnodo differenziale (viene operata come vedremo la differenza aritmetica fra Vin e il segnale in arrivo sul ramo di reazione o di feedback). Si osserva che in tale sistema l uscita dipende dalla funzione di trasferiemnto dell intero sistema composto da e da G quest ultimo posto sul ramo detto di reazione del sistema, ma non solo dipende anche dallo stato dell uscita al momento t- precedente quello attuale.t. risulta utile semplificare tale sistema con un singolo blocco di azione equivalente: Vinp Vmax H(ω) VoutVRmaxVmax/2 Risulta: ( V g ) ḞV out con V g V out Ġ perciò ( V out G) ḞV out V out +V out G H V out (+G) se il nodo invece che essere differenziale è sommativo (Ns al posto di Nd) allora si dimostra che H V out ( G) nel caso in esame risulta: H V out (+G) 2 o meglio (+G) 2 da cui ricaviamo G (2 ) G e sostituendo G esistenza si ottiene G2 (ω 2 C 2 R 2 ) ( 2 ) (ω 2 C 2 R 2 ) + (ω 2 C 2 R 2 ) + risolvendo trascurando il campo di + si osserva che il secondo termine della differenza è la funzione di trasferimento di un filtro passa basso con le stesse resistenza e condensatore. Lo schema complessivo del sistema regolato in questo modo è lasciato x es allo studente. si osserva un ulteriore nodo differenziale e un blocco costituito da una funzione di trasferimento costante e in particolare maggiore di tale funzione di trasferimento è esclusiva di sistemi attivi vale a dire alimentati esternamente. Questo scopo sia di fornire fdt > che di eseguire differenze e

somme è svolto da quadripoli attivi chiamati amplificatori operazionali, costituiti da circuiti complessi i cui componenti fondamentali sono i transistror, in tale macchina utilizzati come elevatori di segnali analogici e non in genere come interuttori comandati come avviene in campo digitale. Analizziamo il sistema con una tecnica fondamentale e chiamata delle trasformate di Laplace che permette di tracciare i diagrammi di Bode di Ampiezza e fase del rapporto fra segnale in uscita e segnale in ingresso ad un sistema comunque complesso. Questo metosdo porta all analisi snella della stabilità del sistema stesso (vedi seguito) ed intevenire per regolarlo e soprattutto stabilizzarlo. Consideriamo la seguente equazione integro differenziale non omogenea del secondo ordine. Vgen(t)Ri(t)+ L di(t) + dt C I (t)dt si opera una sostituzione della variabile t con la variabile sjω in un modo che qui eseguiamo brutalmente ma che può essere dimostrato con tale sostituzione di variabile si ottiene: Vgen(s)Ri( s)+lsi(s)+ Cs i(s) si opera la sostituzione alla derivazione d/dts e dt e una costante R resta R senza alcuna s variazione.e si osserva che l equazione integro differenziale nel dominio del tempo ora si è trasformata in una funzione lineare fratta nel dominio della frequenza complessa s e risolvibile sicuramente in modo semplice. Per semplicità consideriamo un fltro RC passivo: Riscriviamo l equazione risolutiva in funzione del tempo V C (t) C I (t)dt V R (t)r i(t) V gen (t)ri(t)+ C I(t)dt con V gen (t) Z i(t) e Z(s)R+ CS si opera una sostituzione della variabile t con la variabile sjω e si fissa l obiettivo in uscita: se è un filtro passa basso vorremmo la Vc in uscita quindi: V gen (s) RV gen ( Z (s)) +V (s) C tenendo presente che Vout Vc e Vin Vgen la funzione di trasferimento del sistema è la seguente: (s) V out si ottiene così: V gen (s) (( R+ ) R) R Cs ( s) (R+ Cs ) (R+ Cs ) (RCs+) RV gen ( Z(s)) V C( s) e esplicitando il valore assoluto di s che azzera il denominatore è chiamato POLO. (ZERO quello che annulla il numeratore: in qusto caso la funzione di trasferimento non ha zeri). Poniamo RC τ [s] (questo oltre che essere valore di interesse per il calcolo del polo è detta costante di carica del condensatore tale che la carica completa avviene in un tempo genralmente

pari a 2,5 τ [s]; comunque la nosta ( s) (τ s+) in generale s τ e ω 0 τ ( s) A (τ s+) il polo è in questa si chiama pulsazione di taglio In ordinate sul diagramma di Bode si riporta il guadagno del sistema espresso in decibel (db) così definito: G[dB]20log ( (s)) con (s) V out in ascisse si riporta il Log ω diagramma di Bode del sistema analizzato è il seguente (la pulsazione di taglio è fissata indicativamente sulla scala del diagramma): G[dB] ω0 0dB -0dB -20dB 2 3 4 0 00 000 0000 Logω ω l intervallo fra Log ω e Log ω2 e così fra 2 e 3 ecc si chiama DECADE il valore che assume la funzione di Dobe in Log ω- logω è 20 Log A in corrispondenza della frequenza di taglio il valore del guadagno si riduce di 3 db rispetto al valore iniziale, la pendenza della retta è 20 db per decade verso il basso se si è in corrispondenza di un polo e verso l alto se uno zero, la frequenza di taglio di questo filtro passa basso è f t (2π RC) per il diagramma delle fasi si ricorda che artg b/a fi quindi per omega tendente a meno infinito la fase è -pigreca/2 e + pigreca/2 per omega tendente a + infinito la fase è 0 in corrispondenza della pulsazione di taglio sempre di 20 dbper decade di pendenza. Il diagramma delle fasi è lasciato allo studente. Abbiamo visto funzioni oscillatorie convergenti divergenti o limitate a secomda della funzione ampiezza nel dominio del tempo. Se condideriamo la ( s) A risolvendo normalmente il denominatore in s la funzione è stabile se il polo (τ s+) reale o complesso che sia abbia in generale parte reale negativa. Se il polo ha parte reale positiva è instabile se è 0 è limitata.