Comportamento a regime dei sistemi in retroazione per segnali di ingresso canonici



Documenti analoghi
Definizione delle specifiche per un sistema di controllo a retroazione unitaria

Sintesi tramite il luogo delle radici

Capitolo. Il comportamento dei sistemi di controllo in regime permanente. 6.1 Classificazione dei sistemi di controllo. 6.2 Errore statico: generalità

Lezione 2. Campionamento e Aliasing. F. Previdi - Controlli Automatici - Lez. 2 1

Esame di Fondamenti di Automatica Ingegneria Elettronica Day Month Year Compito A

Descrizione generale di Spice

Esame di Fondamenti di Automatica Ingegneria Elettronica Day Month Year Compito A

Errori di misura. è ragionevole assumere che una buona stima del valore vero sia la media

ANALISI DI SISTEMI IN RETROAZIONE TEOREMA DI NYQUIST

6.5. La compressione

Lezione 12. Regolatori PID

ERRORE STATICO. G (s) H(s) Y(s) E(s) X (s) YRET(s)

Trasformata di Laplace ESEMPI DI MODELLIZZAZIONE

Esercizi proposti di Fondamenti di Automatica - Parte 4

Fondamenti di Automatica per Ing. Elettrica

ELETTRONICA ANALOGICA INDUSTRIALE PARTE 4. Retroazione

Esercitazione di Controlli Automatici 1 n 2. a.a. 2006/07

Fondamenti di Automatica

Messa a punto avanzata più semplice utilizzando Funzione Load Observer

1. (solo nuovo ordinamento e diploma) Dato il sistema di controllo raffigurato, con

ANALISI FREQUENZIALE E PROGETTO NEL DOMINIO DELLE FREQUENZE

CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria della Gestione Industriale CONTROLLO IN RETROAZIONE

3. Catene di Misura e Funzioni di Trasferimento

ESERCIZI DI CONTROLLI AUTOMATICI Prof. Gianluigi Pillonetto 21 NOVEMBRE d 2 (t) r(t) e(t) y(t) C(s)G(s)

Rappresentazione grafica di un sistema retroazionato

Capitolo IV L n-polo

CONTROLLORI STANDARD PID. Guido Vagliasindi Controlli Automatici A.A. 06/07 Controllori Standard PID

Nome: Nr. Mat. Firma:

Soluzione esami di stato Il sistema di controllo può essere rappresentato mediante il seguente schema a blocchi : G t (s)

Corso di Microonde II

La macchina a ciclo Rankine

CONTROLLO NEL DOMINIO DELLA FREQUENZA

COMPITO DI CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria dell Informazione 18 Luglio 2014

Esercitazione di Controlli Automatici 1 n 6

Fondamenti di Automatica

Esame di FONDAMENTI di AUTOMATICA Compito B (Nuovo ordinamento) 16 Giugno 2008 (Bozza di soluzione)

4. Reti correttrici e regolatori industriali. 4.1 Regolatori industriali Regolatore ad azione proporzionale P

Corso Tecnologie dei Sistemi di Controllo. Controllo PID

Un sistema di controllo può essere progettato fissando le specifiche:

REGOLATORI STANDARD PID

d y d u + u y des C(s) F(s) Esercizio 1 Si consideri lo schema di controllo riportato in figura:

Alessandro Scopelliti. Università di Reggio Calabria e University of Warwick. alessandro.scopelliti@unirc.it

Il progetto allo SLU per la flessione semplice e composta

0.24. Progettare un regolatore che soddisfi le seguenti specifiche, minimizzando le code di assestamento: Errore a regime=10% ω c =1rad/s Mf=40 o

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

SOLUZIONI PROVA SCRITTA DI AUTOMATICA I

Considerazioni sulle specifiche.

Regolazione e Controllo dei Sistemi Meccanici Figura 1: Schema di un montacarichi.

CORSO DI ORDINAMENTO. Tema di: SISTEMI, AUTOMAZIONE E ORGANIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE

Sistemi di Regolazione

Sistemi di controllo

Fondamenti di Automatica - I Parte Il progetto del controllore

Fondamenti di Automatica

REGOLATORI STANDARD PID

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

Ing. Mariagrazia Dotoli Controlli Automatici NO (9 CFU) Antitrasformata di Laplace PROCEDIMENTI DI ANTITRASFORMAZIONE

SOLUZIONI PROVA SCRITTA DI AUTOMATICA I (Prof. Bittanti, BIO A-K) 27 Gennaio 2009

Corso di Macchine Elettriche, Indirizzo Professionalizzante AA I Appello 12 luglio 2011 TEMA A

Introduzione a Matlab/Simulink

5 Secondo principio della termodinamica Motori termici Rendimenti termici Secondo principio della termodinamica secondo

Stabilità dei sistemi

Slide del corso di. Controllo digitale

I sistemi retroazionati. Per lo studio si può utilizzarne uno a reazione unitaria per rendere standard i risultati:

Consideriamo due polinomi

Comportamento a regime dei sistemi di controllo in retroazione Appunti di Controlli Automatici

Controllore Processo. Le principali componenti del sistema sono: il rivelatore di errore, il controllore che ha il compito di trasformare il segnale

Fondamenti di Automatica

REGOLATORI STANDARD PID

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

1 = (parabola unitaria) si determini l errore di regolazione a regime:

Prestazioni dei sistemi in retroazione

2 I METODI DI ANALISI DEI SISTEMI DI CONTROLLO AD ANELLO CHIUSO LINEARI 12

B6a - Presentazione della lezione B6. 1/5- Obiettivi

CONTROLLI AUTOMATICI L-B ESERCIZI SUL CONTROLLO IN RETROAZIONE

Esercizio no.1 soluzione a pag.3

Sistemi di Controllo - Controlli Automatici (Parte B) Ingegneria Meccanica e Ingegneria del Veicolo

Metodi Frequenziali per il Progetto di Controllori MIMO: Controllori Decentralizzati

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

K c s h. P(s) 1/K d. U(s) + Y(s)

Capitolo. Il comportamento dei sistemi in regime transitorio. 5.8 Esercizi - Risposta al gradino dei sistemi del 2 ordine reazionati e non reazionati

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

SPECIFICHE DI PROGETTO DI SISTEMI DI CONTROLLO

Pertanto la funzione di trasferimento complessiva in catena aperta (open-loop) W(S) del sistema di controllo sarà data da:

Controlli automatici

Sistemi di controllo Ingegneria Meccanica e Ingegneria del Veicolo

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

SIST DI CONTROLLO IN RETROAZ. NEGATIVA Proprietà generali dei sistemi in retroazione

Prova scritta di Controlli Automatici - Compito A

Controlli Automatici prof. M. Indri Sistemi di controllo digitali

Controlli Automatici (AUT) - 09AKSBL. Progetto dinamico. Funzioni compensatrici elementari. Struttura di controllo con compensazione in cascata d a

Nome: Nr. Mat. Firma:

ẋ 2 = x 1 10x u y = x 1 + x 2 [

Regime Permanente. (vedi Vitelli-Petternella par. VI.1,VI.1.1,VI.2)

SPECIFICHE DI UN SISTEMA IN ANELLO CHIUSO

Schematizzando, le operazioni che permettono di effettuare l apertura dell Iva sono, in sequenza:

Fondamenti di Automatica Figura 1: Schema di centrifuga industriale: a) vista in assonometria b) vista frontale.

Lezioni di Ricerca Operativa 2 Dott. F. Carrabs

CONTROLLI AUTOMATICI Ingegneria Gestionale RETI CORRETTRICI

Lezione 11. Equilibrio dei mercati del credito e della moneta bancaria. domanda di credito delle imprese = offerta delle banche;

Transcript:

Comortamento a regime dei itemi in retroazione er egnali di ingreo anonii

Errore a regime ed ineguimento Un obiettivo rimario nella rogettazione dei itemi di ontrollo è l ineguimento del egnale di riferimento Analizziamo le rorietà di ineguimento dei itemi di ontrollo in retroazione a regime er egnali anonii alolando l errore di ineguimento ogni egnale uò eere viluato in erie di Taylor ed eere aroimato da una.l. di egnali anonii

R E - Y E R - Y R - R R Analizziamo il omortamento a regime di E er egnali di ingreo anonii gradino, rama, arabola.. R r t k k gradino k rama k 2 arabola k t k! ell iotei he il itema a ilo hiuo ia tabile, oiamo aliare il teorema del valore finale

k t R E t e e k e Affinhè l errore a regime ia finito, devono emlifiari i k oli nell origine Poihé: il numero di oli nell origine di oinide on il numero di zeri nell origine di / on

efiniamo tio di un itema il numero di oli nell origine he oiede: Sitema di tio zero: non ha oli nell origine Sitema di tio uno: ha un olo nell origine Sitema di tio due: ha due oli nell origine.

Errore al gradino er un itema di tio zero k e on k oizione otante di k k e errore è finito e diminuie all aumentare del guadagno di Bode di

Errore al gradino er un itema di tio uno e k on k e erhè errore è nullo, a regime i ottiene l ineguimento erfetto o teo aade er itemi di tio due, tre.

Errore alla rama er un itema di tio zero k e on k e

Errore alla rama er un itema di tio uno k e on k v k e ~ ~ ~ veloità otante di ~ k o v

Errore alla rama er un itema di tio due k e on k ~ ~ 2 2 2 e

Se un itema non ha il numero di oli nell origine neeari a garantire l errore a regime rihieto, è oibile introdurli tramite il ontrollore Analogamente il ontrollore uò modifiare il valore dell errore a regime introduendo un guadagno oortuno e rorietà di ineguimento a regime oono quindi eere modifiate da un ontrollore del tio: on k ed l oortuni C k l C è detto ontrollore tatio inerimento del ontrollore tatio ridue il margine di fae del itema e uò renderlo intabile

Eemio ato il roeo on f.d.t.: P 2 rogettare un ontrollore he garantia: - errore a regime er un ingreo a gradino nullo - errore a regime er un ingreo a rama <

Il roeo è di tio zero, quindi e venie hiuo in retroazione unitaria reenterebbe errore al gradino finito e ari a: e k P.5.6 Verifihiamolo:.35 Ste Reone >> /2; >> wfeedbak, Tranfer funtion: ----- 3 >> tew Amlitude.3.25.2.5..5. 2.4.6.8.2.4.6.8 2 Time e

Per avere errore al gradino nullo è neeario he C*P ia di tio, er avere errore alla rama < è neeario he il guadagno di ia oortuno, la f.d.t. di C dovrà quindi eere del tio Ck/ Caloliamo k: e ram k > 2 k v k 2 2 k < C 2

>> 2/; >> l*; >> wfeedbakl, Tranfer funtion: 2 ------------- ^2 2 2 >> tew >> figure >> t[:.:]; >> w,t,t Amlitude Amlitude. 4. 2. 8. 6. 4. 2 Ste Reone 2 3 4 5 6 9 8 7 6 5 4 Time e inear Simulation Reult 3 2 2 3 4 5 6 7 8 9 Time e

Analii della tabilità Verifihiamo l effetto he ha l aggiunta di C ulla tabilità robuta del itema a ilo hiuo: Bode iagram Gm Inf, Pm Inf 4 Bode iagram Gm Inf db at Inf rad/e, Pm 65.5 deg at.9 rad/e Magnitude db - -2-3 -4-5 Magnitude db 2-2 -4-6 -8-9 Phae deg -45 Phae deg -35-9 - 2 Frequeny rad/e margin -8-2 Frequeny rad/e margin*

yquit iagram 8 yquit iagram Imaginary Axi.8.6.4.2 -.2 -.4 -.6 -.8 - - -.5.5 Real Axi Imaginary Axi 6 4 2-2 -4-6 -8 - -.9 -.8 -.7 -.6 -.5 -.4 -.3 -.2 -. Real Axi nyquit nyquit*

Analii in frequenza del itema a ilo hiuo >> wfeedbak, Tranfer funtion: ----- 3 >> w2feedbak*, Tranfer funtion: 2 ------------- ^2 2 2 >> bodew,w2 Con l inerimento di C: - Si nota he la w2 ha modulo db alle bae frequenze, garantendo un buon ineguimento a regime er egnali inuoidali di ulazione inferiore alla banda aante - Si ha una riduzione della banda aante Magnitude db Phae deg - -2-3 -4-5 -6-7 -4 5-9 -35-8 B ode iagram -2-2 F requ en y rad / e w w2

Analii tramite luogo delle radii Root ou.8 Root ou.8.6.4.2 -.2 Imagin ary Axi.6.4.2 -.2 Sytem: untitled Gain:.748 Pole: -.74i aming:. 88 Overhoot %:.5 Frequeny rad/e:.22 -.4 -.6 -.4 -.8 -.6 - -4-3.5-3 -2.5-2 -. 5 - -.5 rlou Real Axi -.8-2 -. 8 -.6 -.4 -.2 - -.8 -.6 -.4 -.2 rlou* Real Axi Il itema a ilo hiuo ha emre una dinamia di rimo ordine Il itema a ilo hiuo al reere di k uò avere una dinamia di eondo ordine on: Taot T reente S% reente

eemio ato il roeo on f.d.t.: P 5 2 rogettare il omenatore tatio in modo da avere: - errore al gradino nullo - errore alla rama<.

Il roeo è di tio uno, quindi meo in retroazione unitaria ha già errore al gradino nullo ed errore alla rama finito e ari a: e ram 5 2 2 5.4 > delle eifihe.4 Ste Reone inear Simulation Reult 9.2 8 7 Amlitude.8.6 Amlitude 6 5 4.4 3.2 2 2 3 4 5 6 Time e 2 3 4 5 6 7 8 9 Time e

Si deve introdurre un ontrollore er aumentare oortunamente il guadagno: e ram.4 k > 4. C 4 5k 2 2 5k <.

.5 Ste Reone w w 9 inear Simulation Reult 8 7 Amlitude.5 Amlitude 6 5 4 3 2 2 3 4 5 6 Time e >> wfeedbak,; >> wfeedbak4*,; >> tew,w 2 3 4 5 6 7 8 9 Time e >> w,t,t >> hold Current lot held >> w,t,t Il itema è iù veloe a ovraelongazione è aumentata errore alla rama è diminuito

Analii in frequenza del itema a ilo aerto tabilità robuta 8 yquit iagram 6 Bode iagram Gm Inf db at Inf rad/e, Pm 25.2 deg at 4.25 rad/e Imaginary Axi 6 4 2-2 Sytem: Real: -.25 Imag: 45 Frequeny rad/e: -.622 Magnitude db 4 2-2 -4-6 -8-9 -4-6 Phae deg -35-8 -5-4. 5-4 -3.5-3 -2.5-2 -.5 - -.5 Real Axi -8-2 Frequeny rad/e a ulazione di attraveramento è aumentata Il margine di fae è diminuito Il itema a ilo hiuo è omunque tabile

Analii in frequenza del itema a ilo hiuo 2 Bode iagram Magnitude db -2-4 -6 Phae deg -8-45 -9-35 w w bodew,w -8-2 Frequeny rad/e Sono aumentati modulo alla rionanza e banda aante

eemio ato il roeo on f.d.t.: P 5 2 rogettare il omenatore tatio in modo da avere: - errore al gradino nullo - errore alla rama<.

È lo teo del reedente ma deve eere: e ram.4 k > 4. C 4 5k 2 2 5k <. 2.8 Ste Reone 5 4.5 Ste Reone.6 4.4 3.5 Amlitude.2.8.6.4.2 2 4 6 8 2 Time e Sitema a ilo hiuo enza omenatore tatio Amlitude 3 2.5 2.5.5.5..5.2.25.3.35.4.45 Time e Sitema a ilo hiuo on omenatore tatio: È diventato intabile

Bode iagram Gm.58 db at.4 rad/e, Pm 5.2 deg at.29 rad/e 5 Bode iagram Gm -5.5 db at.4 rad/e, Pm -76.4 deg at 2.5 rad/e Magnitude db 5-5 - Magnitude db 5-5 -5-9 - -9 Phae deg -35-8 -225-27 -2-2 Frequeny rad/e Senza omenatore Phae deg -35-8 -225-27 -2-2 Frequeny rad/e Con omenatore In queti ai è neeario introdurre, oltre al omenatore tatio, un altro omenatore he tabilizzi il itema a ilo hiuo enza modifiare guadagno E tio di

Errore a regime er diturbi anonii ulla atena diretta R - C P f Conideriamo un itema di ontrollo in retroazione u ui agie un diturbo additivo f ulla atena diretta Obiettivo del ontrollore è quello di rendere traurabile l azione del diturbo ull uita del itema ontrollato Ci ouiamo dell effetto a regime di diturbi otanti gradino o a rama

Agendo er ovraoizione degli effetti onideriamo nullo R e aloliamo la f.d.t. tra uita e diturbo P C Y f f a f.d.t ha lo teo denominatore della f.d.t. tra ingreo ed uita, e il itema è tabile er alolare l uita a regime quando agie il diturbo i uò uare Il teorema del valore finale y f f

Se il diturbo è un gradino ed il itema è di tio i ha: y f k quindi e i vuole he a regime il diturbo abbia una ara influenza ull uita i deve aumentare il guadagno di Analogamente a quanto vito reedentemente i ottiene he er annullare l uita er un diturbo a gradino è neeario avere un itema di tio o ueriore

Anhe er diturbi di tio rama valgono i riultati ottenuti reedentemente: itema di tio : uita a rama itema di tio : uita a gradino, inveramente roorzionale a kv itema di tio 2: uita nulla

Conideriamo ora un diturbo agente ull uita del ontrollore: R - C f P a f.d.t. tra uita e diturbo è: P Y f C P

P C P Y f f f f Conideriamo un diturbo a gradino e alihiamo il teorema del valore finale: y Se ia C he P ono di tio, l uita a regime ha un valore finito e non nullo y

Se P è di tio : ~ y Se C è di tio : ~ ~ y In generale: Per annullare l effetto di un diturbo a gradino è neeario he ia reente un olo nell origine nella f.d.t. del itema a monte del unto di ingreo del diturbo