Upload
maggy-mooney
View
75
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ. wg. wp. K=150 için KG(s) düzlemi. K=150 için açık sistemin Bode diyagramını çizen ve marjinleri hesaplayan MATLAB programını yazınız. clc;clear K=150; pay=6*K; payda=[1 26 196 0]; bode(pay,payda) [gm,pm,wp,wg]=margin(pay,payda). - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
K=150 için açık sistemin Bode diyagramını çizen ve marjinleri hesaplayan MATLAB programını yazınız.clc;clearK=150;pay=6*K;payda=[1 26 196 0];bode(pay,payda)[gm,pm,wp,wg]=margin(pay,payda)gm=5.6622 (lineer skalada genlik marjı)
pm=57.8596 (derece)
w2=14 rad/s
w1=4.2913 rad/s
-150
-100
-50
0
50
100
Mag
nitu
de (
dB)
10-1
100
101
102
103
-270
-225
-180
-135
-90
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
PM
GM
wp
wg
dB06.15GM
)6622.5(10Log*20GM
)gm(Log*20GM 10
K=150 için KG(s) düzlemi
K=150 için sistem kararlıdır ve K değeri sistem kararlılık sınırına gelene kadar 5.6622 kat yani 15.06 dB arttırılabilir.
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
Buna göre kritik kazanç değeri Kcr
33.8496622.5*150gm*KKcr
33.84910*15010*KK
K
Klog2006.15)dB(GM
20
06.15
20
06.15
cr
cr10
veya
-100
-50
0
50
100
Mag
nitu
de (
dB)
10-1
100
101
102
103
-270
-225
-180
-135
-90
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
PM=0
GM=0 dB
K=849.33 için KG(s) düzlemi
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
Kazanç Marjı GM=6 dB olacak şekilde K kazancını belirleyelim.
9953.110Oran 20
6
425.67349953.1
33.849
Oran
KK cr
K=Kcr’de Kazanç Marjı GM=0 dB’dir. GM=6 dB olabilmesi için K değeri Kcr’den 6 dB düşük olmalıdır.
Veya K=150 için GM=15.06 dB idi. GM=6 dB yeterli ise K kazancı 15.06-6 =9.06 dB daha arttırılabilir. Bu durumda
67.42510*150K150
K10Log*2006.9 20
06.9
yy
-50
0
50
Mag
nitu
de (
dB)
10-1
100
101
102
-180
-135
-90
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
PM=23.1587°
GM=6 dB-6
-156.8413°
K=425.67 için
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
K=425.67 için kapalı sistemin adım girdiye cevabında aşma değerini yaklaşık olarak bulunuz
K=425.67 için faz marjı PM=23.1587° dir. Buna göre sönüm oranı
2316.0100
1587.23
100
PM
4717.0eeAsma22 2316.01/2316.0*1/
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
Zaman (s)
Cev
ap
1.5110
clc;clearK=425.67;pay=6*K;payda=[1 26 196 6*K];sys=tf(pay,payda);[c,t]=step(sys);plot(t,c)overs=max(c)-c(length(c))
Aşma = %51
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
Kapalı sistemin sönüm oranını % 65 yapmak için kazanç devresine ardışık nasıl bir kontrol devresi uygulanmalıdır? Bu devrede C= 1μF ise R1 ve R2 değerlerini belirleyiniz.
Sönüm oranını ξ=0.65 yapmak için faz ekle devresi kullanırız. Eklenecek faz
65°-23.16°=41.84° dir. Genlik kesim frekansı (genliğin 0 dB olduğu frekans) w1=9.49 rad/s olduğu için bu frekansta faz eklenecektir (faz marjının okunduğu frekans). Buradan
5)84.41sin(1)84.41sin(1
sin1sin1
a o
o
M
M
2
2m aT
1
0471.049.9*5
1a
1T 22
m
1s0471.01s2356.0
s0471.01s0471.0*51
Ts1aTs1
)s(Gc
0
2
4
6
8
10
12
14
Mag
nitu
de (
dB)
10-1
100
101
102
103
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
41.84º
9.49 rad/s
Görüldüğü gibi Faz Ekle devresi 9.49 rad/s’de sistemin faz marjını 41.84º arttırıyor.
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
k23510x10471.0*5
CaT
R 61
k75.584
2350004
RR
4151aRR
1RR
RRR
a
12
2
1
2
1
2
21
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
a) K=60 için açık sistemin Bode diyagramını çizen ve marjinleri hesaplayan program.
-150
-100
-50
0
50
Mag
nitu
de (
dB)
10-2
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
-90
0
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
clc;clearK=60;pay=K;payda=conv(conv([1,3],[1,3]),conv([1,3],[1,1]));bode(pay,payda)[gm,pm,w2,w1]=margin(pay,payda)
gm=2.3040 (lineer skalada genlik marjı)
pm=53.6062 (derece)
w2=2.3238 rad/s
w1=1.3535 rad/s
Faz Marjı
Genlik Marjı
K=60 için KG(s) düzlemi
-7.24 dB
GM=20*log10(2.3040)=7.25 dB
K=60 için sistem kararlıdır ve K değeri sistem kararlılık sınırına gelene kadar 2.3040 kat yani 7.24 dB arttırılabilir.
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
Buna göre kritik kazanç değeri Kcr
24.1383040.2*60gm*KKcr veya
24.13810*6010*KK
K
Klog2025.7)dB(GM
20
25.7
20
25.7
cr
cr10
-150
-100
-50
0
50
Mag
nitu
de (
dB)
10-2
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
-90
0
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
GM=0
PM=0
K=138.24 için KG(s) düzlemi
ÖDEV 6 ÇÖZÜMLERİ
-150
-100
-50
0
50
Mag
nitu
de (
dB)
10-2
10-1
100
101
102
-360
-270
-180
-90
0
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
Kazanç Marjı GM=6.2 dB olacak şekilde K kazancını belirleyelim.
0417.210Oran 20
2.6
K=150 için KG(s) düzlemiKararsız
Kararsız
K=150 için
7.670417.2
24.138
Oran
KK cr
Veya K=60 için GM=7.25 dB idi. GM=6.2 dB yeterli ise K kazancı 7.25-6.2 =1.05 dB daha arttırılabilir. Bu durumda
7.6710*60K60
K10Log*2005.1 20
05.1
yy
olarak bulunabilir.
15 10s7s6s42s
23 R(s) + C(s)
-
ÖRNEK FAZ EKLE-ÇIKAR
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
Mag
nitu
de (
dB)
10-2
10-1
100
101
-210
-180
-150
-120
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
-8.7526
-165.5474PM=14.4562
GM=8.7526 dB
2.1209 3.4675
>>pay=[15 30];
>>payda=[4 6 7 -10];
>>bode(pay,payda)
0 5 10 15 20 250
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
ess
Overshoot=%97
Adım Girdi Cevabı
1.5
Örnek:
313.05.1
5.197.1
c
ccOV
ss
ssmax
css’e göre aşma değeri
ÖRNEK FAZ EKLE-ÇIKAR
Overshoot’u azaltmak için sönüm ilavesi amaçlı faz ekle devresi tasarlayalım. İlk durumda ξ≈PM/100=14.4562/100=0.1445. Sönüm oranını 0.3 yapmak için φ=30-PM=30-14.4562=15.5438 derece faz ekleyelim. Faz ekleme frekansı Faz marjininin ölçüldüğü frekansdır ω=2.1209 rad/s.
7321.1)5438.15sin(1)5438.15sin(1
sin1sin1
a o
o
M
M
3583.01209.2*7321.1
1a
1T 22
m
1s3583.01s6206.0
s3583.01s3583.0*7321.11
Ts1aTs1
)s(Gc
Ts1aTs1
)s(Gc
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Mag
nitu
de (
dB)
10-1
100
101
102
0
5
10
15
20
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
15.5438>>pay=[0.6206 1];
>>payda=[0.3583 1];
>>bode(pay,payda)
15.5438º
2.1209 rad/sGörüldüğü gibi Faz Ekle devresi 2.1209 rad/s’de sistemin faz marjını 15.5438º arttırıyor.
ÖRNEK FAZ EKLE-ÇIKAR
20s035.37s8171.17s1498.6s4332.130s618.33s309.9
)s(H 234
2
>>pay=[9.309 33.618 30];>>payda=[1.4332 6.1498 17.8171 37.035 20];>> step(pay,payda)
Overshoot azaldı!
ess =0.5 değişmedi!
FAZ EKLE DEVRESİ TÜREVSEL KONTROLCÜYE BENZER BİR ETKİ OLUŞTURDU.
15 10s7s6s42s
23 R(s) + C(s)
-1s3583.01s6206.0
Faz Ekle
0 2 4 6 8 10 120
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
Overshoot=%70
ess
1.5
133.05.1
5.17.1
c
ccOV
ss
ssmax
css’e göre aşma değeri
ÖRNEK FAZ EKLE-ÇIKAR
Düzenli rejim hatasını azaltabilmek amacı ile ilk sisteme faz azalt devresi ekleyelim. İlk durumda faz marjı PM=14.4562° idi. Sistemin stabilitesini bozmadan 8° faz azaltalım.
7557.0)8sin(1)8sin(1
sin1sin1
a o
o
M
M
5424.01209.2*7557.0
1a
1T 22
m
1s5424.03233.1s5424.0
)s(G
s5424.01s5424.0*7557.01
7557.01
Ts1aTs1
a1
)s(G
c
c
Ts1aTs1
a1
)s(Gc
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Mag
nitu
de (
dB)
10-1
100
101
102
-8
-6
-4
-2
0
Pha
se (
deg)
Bode Diagram
Frequency (rad/sec)
-8°
2.1209 rad/s
Görüldüğü gibi Faz Azalt devresi 2.1209 rad/s’de sistemin Faz marjını -8º azaltıyor.
699.29s6975.37s9328.17s2544.7s1696.2699.39s1215.36s136.8
)s(H 234
2
ÖRNEK FAZ EKLE-ÇIKAR
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900
0.5
1
1.5
2
2.5
Step Response
Time (sec)
Am
plitu
de
Overshoot=%115
ess
=0.3341
Düzenli rejim hatası ess azaldı!
Overshoot arttı!
Düzenli rejime ulaşma zamanı arttı!
FAZ AZALT DEVRESİ INTEGRAL KONTROLCÜYE BENZER BİR ETKİ OLUŞTURDU.
15 10s7s6s42s
23 R(s) + C(s)
-1s5424.0
3233.1s5424.0
Faz Azalt
FAZ EKLE VE FAZ AZALT DEVRERELERİNİN BİRLİKTE KULLANILMASIYLA İSTENİLEN ÇIKTI ELDE EDİLEBİLİR.
clc;clearpay=[8.136 36.1215 39.699];payda=[2.1696 7.2544 17.9328 37.6975 29.699];syst=tf(pay,payda);[c,t]=step(syst)
574.03341.1
3341.11.2
c
ccOV
ss
ssmax
css’e göre aşma değeri