• Nem Talált Eredményt

Feladatok dinamikus tagok vizsgálatának témaköréből

In document Irányítástechnika (Pldal 96-110)

5. Dinamikus tagok leírása

5.8. Feladatok dinamikus tagok vizsgálatának témaköréből

1. Elsőrendű tag átmeneti függvénye

Határozza meg az alábbi bemenet – kimenet modellel jellemzett tag átmeneti függvényét!

6 ( )( ) + 2 ( ) = 4 ( ) . A megoldás menete:

Átviteli függvény: ( ) = =

Paraméterek: erősítés K = 2, időállandó t = 3s Bemenő jel: u(t) = 1(t) Þ ( ) =

Kimenet meghatározása az operátor tartományban:

( ) = ( ) ( ) = 2 3 + 1 ∙

1= 2

(3 + 1) Kimenet meghatározása az időtartományban:

( ) = 2

(3 + 1) = + 3 + 1

2 = (3 + 1) + ⟹ = 2 , = −6 ( ) =2

− 6

3 + 1 = 2

1− 1 + ( ) = 2 1( ) −

Az átmeneti függvény viselkedésének vizsgálata:

= 0 (0) = 1 − 1 = 0

→ ∞ (∞) = 2(1 − 0) = 2 (= ) ( )= 2 1

3 ⟹ ( )

= 2 ∙1 3 =

1

2. Elsőrendű tag átmeneti függvénye, ha bemenő jelnek a deriváltja is szerepel

Határozza meg az alábbi bemenet – kimenet modellel jellemzett tag átmeneti függvényét!

5. Dinamikus tagok leírása 97

6 ( )( ) + 2 ( ) = 2 ( )( ) + 4 ( ) A megoldás menete:

Átviteli függvény: ( ) = =

Paraméterek: erősítés K = 2, időállandó t = 3s, számlálóbeli időállandó: Tsz = 0,5s Bemenő jel: u(t) = 1(t) Þ ( ) =

Kimenet meghatározása az operátor tartományban:

( ) = ( ) ( ) = + 2 3 + 1 ∙

1= + 2 (3 + 1) Kimenet meghatározása az időtartományban:

( ) = + 2

(3 + 1) = + 3 + 1

+ 2 = (3 + 1) + ⟹ = 2 , = −5 ( ) =2

− 5

3 + 1 = 2

1−5 6

1 + ( ) = 2 1( ) −

Az átmeneti függvény viselkedésének vizsgálata:

= 0 (0) = 2 1 −5 6 =

1

3 ⟹

→ ∞ (∞) = 2(1 − 0) = 2 (= )

3. Visszacsatolt elsőrendű tag átmeneti függvénye

Legyen az elsőrendű tag átviteli függvénye: ( ) = . Csatolja vissza negatívan a tagot, és határozza meg a visszacsatolt rendszer átmeneti függvényét!

A megoldás menete:

A tag paraméterek: erősítés K = 1, időállandó t = 1s A visszacsatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( )

1 + ( ) = 1 + = 1 + 2

A visszacsatolt rendszer paraméterei: ( ) = , , = 0,5 = 0,5

Átmeneti függvény:

( ) = ( ) ( ) = 0,5 0,5 + 1 ∙

1= 0,5 (0,5 + 1) ( ) = 0,5 1( ) − , = 0,5(1( ) − )

4. Párhuzamosan csatolt elsőrendű tagok átmeneti függvénye Legyen adott két elsőrendű tag az alábbi átviteli függvénnyel

( ) = 1

+ 1 , ( ) = 2 4 + 1 .

Csatolja párhuzamosan a két tagot és adja meg a kapott tagcsoport bemenet – kimenet modelljét és átmeneti függvényét!

A megoldás menete:

A párhuzamosan csatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( )+ ( ) = 1 + 1 +

2 4 + 1 =

6 + 3 4 + 5 + 1 A tagcsoport eredő bemenet – kimenet modellje:

( ) = ( )

( ) = 6 + 3 4 + 5 + 1 ,

4 ( ) + 5 ( ) + ( ) = 6 ( ) + 3 ( ) , 4 ( )( ) + 5 ( )( ) + ( ) = 6 ( )( ) + 3 ( ) .

A párhuzamosan csatolt elsőrendű rendszerek eredőjeként tehát olyan másodrendű rendszer alakul ki, melynek a számlálójában elsőfokú polinom szerepel. A visszacsatolt rendszer paraméterei: ( ) = ( ) = 3, = 2, = 1,25 , = 2

(A másodrendű rendszerek paramétereinek értelmezése az azokat bemutató fejezetben található.)

Átmeneti függvény:

( ) = ( ) ( ) = 6 + 3 4 + 5 + 1 ∙

1= 6 + 3

(4 + 5 + 1)

( ) = 6 + 3

(4 + 1)( + 1) = + + 1 + 4 + 1

5. Dinamikus tagok leírása 99 Az átmenti függvény diagramja:

5. Sorosan csatolt elsőrendű tagok átmeneti függvénye

Legyen adott két elsőrendű tag az alábbi átviteli függvénnyel:

( ) = 1

+ 1 , ( ) = 2 4 + 1 .

Csatolja sorosan a két tagot és adja meg a kapott tagcsoport bemenet – kimenet modelljét és átmeneti függvényét!

A megoldás menete:

A sorosan csatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( ) ∙ ( ) = 1

A sorosan csatolt elsőrendű rendszerek eredőjeként tehát olyan másodrendű rendszer alakul ki, melynek a számlálójában nulladfokú polinom, azaz konstans szerepel.

A tagcsoport eredő bemenet – kimenet modellje:

( ) = ( )

(A másodrendű rendszerek paramétereinek értelmezése az azokat bemutató fejezetben található.)

Átmeneti függvény:

( ) = ( ) ( ) = 2

4 + 5 + 1 ∙

1= 2

(4 + 5 + 1)

( ) = 0,5

( + 0,25)( + 1) = + + 1 + + 0,25

= 0,5

( + 0,25)( + 1) = 2 = 0,5

( + 0,25) =2 3 =

0,5

( + 1) , = −22 3

( ) =2

+ + 1 + −2

+ 0,25 = 2

1+1 3

1 + 1 −

4 3

1 + 0,25 ( ) = 2 1( ) + − , = 2 +2

3 −8

3 , ≥ 0 Az átmenti függvény diagramja:

6. Elsőrendű tag súlyfüggvénye

Határozza meg az alábbi bemenet – kimenet modellel jellemzett tag átmeneti függvényét!

6 ( )( ) + 2 ( ) = 4 ( ) A megoldás menete:

Átviteli függvény: ( ) = =

Paraméterek: erősítés K = 2, időállandó t = 3s Bemenő jel: u(t) = d(t) Þ ( ) = 1

Kimenet meghatározása operátor tartományban:

0 1 2

0 5 10 15 20

bemenő jel exp(-t) exp(-0,25t) átmeneti függvény

5. Dinamikus tagok leírása 101

( ) = ( ) ( ) = 2

3 + 1 ∙ 1 = 2 3

1 + Kimenet meghatározása időtartományban:

( ) =2 3

A súlyfüggvény viselkedésének vizsgálata:

= 0 ∶ (0) =2

3 = 2

3 ⟹ =

→ ∞ (∞) =2

3 = 0

7. Elsőrendű tag súlyfüggvénye, ha a bemenő jelnek a deriváltja is szerepel

Határozza meg az alábbi bemenet – kimenet modellel jellemzett tag átmeneti függvényét!

6 ( )( ) + 2 ( ) = 2 ( )( ) + 4 ( ) A megoldás menete:

Átviteli függvény: ( ) = =

Paraméterek: erősítés K = 2, időállandó t = 3s, számlálóbeli időállandó: Tsz = 1s Bemenő jel: u(t) = d(t) Þ ( ) = 1

Kimenet meghatározása operátor tartományban:

( ) = ( ) ( ) = + 2 3 + 1 ∙ 1 =

+ 2 3 + 1 Kimenet meghatározása időtartományban:

( ) = + 2 3 + 1 =

(3 + 1)

3 + 1 + 3 + 1 = 1 3 +

5 6 ∙

1 + ( ) =1

3 ( ) +5 6

Az átmeneti függvény viselkedésének vizsgálata:

= 0 (0) ⟹ ∞

→ ∞ (∞) = 0

8. Visszacsatolt elsőrendű tag súlyfüggvénye

Legyen első rendű tag átviteli függvénye: ( ) = . Csatolja vissza negatívan a tagot, és határozza meg a visszacsatolt rendszer súlyfüggvényét!

A megoldás menete:

A tag átviteli függvénye: ( ) =

Paraméterek: erősítés K = 1, időállandó t = 1s A visszacsatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( )

1 + ( ) = 1 + = 1 + 2

A visszacsatolt rendszer paraméterei: ( ) = , , = 0,5 = 0,5 Átmeneti függvény:

( ) = ( ) ( ) = 0,5

0,5 + 1 ∙ 1 = 1 + 0,5 ( ) = ,

9. Párhuzamosan csatolt elsőrendű tagok súlyfüggvénye

Legyen G1(s) és G2(s) két elsőrendű tag az alábbi átviteli függvénnyel ( ) = 1

+ 1 , ( ) = 2 4 + 1

Csatolja párhuzamosan a két tagot és adja meg a kapott tagcsoport súlyfüggvényét!

A megoldás menete:

Az első tag átviteli függvénye: ( ) = = 1, = 1 A második tag átviteli függvénye: ( ) = = 2, = 4 A párhuzamosan csatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( )+ ( ) = 1 + 1 +

2 4 + 1 =

6 + 3 4 + 5 + 1 = 3, = 2, = 1,25 , = 6 Súlyfüggvény:

( ) = ( ) ( ) = 6 + 3 4 + 5 + 1 ∙ 1

5. Dinamikus tagok leírása 103 ( ) = 6 + 3

(4 + 1)( + 1) = + 1 + 4 + 1

=6 + 3

4 + 1 = 1 =6 + 3

+ 1 , = 2

( ) = 1

+ 1 + 0,5 1 + 0,25 ( ) = − 0,5 , ≥ 0 A súlyfüggvény diagramja:

10. Sorosan csatolt elsőrendű tagok súlyfüggvénye

Legyen G1(s) és G2(s) két elsőrendű tag az alábbi átviteli függvénnyel ( ) = 1

+ 1 , ( ) = 2 4 + 1

Csatolja sorosan a két tagot és adja meg a kapott tagcsoport súlyfüggvényét!

A megoldás menete:

Az első tag átviteli függvénye: ( ) = = 1, = 1 A második tag átviteli függvénye: ( ) = = 2, = 4 A sorosan csatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( ) ∙ ( ) = 1 + 1 ∙

2 4 + 1 =

2 4 + 5 + 1 = 2, = 2, = 1,25 Súlyfüggvény:

( ) = ( ) ( ) = 2

4 + 5 + 1 ∙ 1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

0 2 4 6 8 10

Jelérték

Idő (s)

exp(-t) exp(-0,5*t) súlyfüggvény

( ) = 0,5

( + 0,25)( + 1) = + 1 + + 0,25

= 0,5

+ 0,25 = −2 3 =

0,5

( + 0,25) =2 3

( ) = + 1 + + 0,25

( ) = , − , ≥ 0 . A súlyfüggvény diagramja:

11. Elsőrendű tag sebességugrás válaszfüggvénye

Határozza meg az alábbi bemenet – kimenet modellel jellemzett tag sebességugrás válaszfüggvényét!

I/O modell: 6 ( )( ) + 2 ( ) = 4 ( ) A megoldás menete:

Átviteli függvény: ( ) = = K = 2, t = 3s Bemenő jel: u(t) = v(t) Þ ( ) =

Kimenet meghatározása operátor tartományban:

( ) = ( ) ( ) = 2 3 + 1 ∙

1 = 2

3 + Kimenet meghatározása időtartományban:

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

0 2 4 6 8 10

Jelérték

Idő (s)

exp(-t) exp(-0,25*t) súlyfüggvény

5. Dinamikus tagok leírása 105 ( ) = 2

(3 + 1) = + + 3 + 1

= 2

3 + 1 = 2 = 2

= 18

2 = 2(3 + 1) + (3 + 1) + 18 ⟹ = −6

( ) = 2

−6

+ 18 1

3 + 1 = 2

1 −3

+ 3 1 +

( ) = 2 ( ) − 3 ∙ 1( ) + 3 = 2 − 6 + 6 ≥ 0 A sebességugrás válaszfüggvény viselkedésének vizsgálata:

= 0 (0) = 0 − 6 ∙ 1 + 6 ∙ 1 = 0

→ ∞ (∞) = 2(∞ − 3 + 0) ⟹ ∞ ( )= 2 1 − 0 − ⟹ ( )

= 0

⟹ ( )

( ≫ )

= 2 (= )

12. Elsőrendű tag sebességugrás válaszfüggvénye, ha a bemenő jelnek a deriváltja is szerepel

Határozza meg az alábbi bemenet – kimenet modellel jellemzett tag sebességugrás válaszfüggvényét!

I/O modell: 6 ( )( ) + 2 ( ) = 2 ( )( ) + 4 ( )

0 1 2 3 4 5

0 1 2 3 4 5

Jelérték

Idő (s) t 1(t) exp(-t/3) seb.válaszfv.

A megoldás menete:

Átviteli függvény: ( ) = = K = 2, t = 3s, Tsz = 1s Bemenő jel: u(t) = v(t) Þ ( ) =

Kimenet meghatározása operátor tartományban:

( ) = ( ) ( ) = + 2 3 + 1 ∙

1 = + 2 3 + Kimenet meghatározása időtartományban:

( ) = + 2

(3 + 1) = + + 3 + 1

= + 2

3 + 1 = 2 = + 2

= 15

+ 2 = 2(3 + 1) + (3 + 1) + 15 ⟹ = −5

( ) = 2

−5

+ 15 3 + 1 = 2

1 − 51

+ 5 1 +

( ) = 2 ( ) − 5 ∙ 1( ) + 5 = 2 − 5 + 5 , ≥ 0 . A sebességugrás válaszfüggvény viselkedésének vizsgálata:

= 0 (0) = 0 − 5 ∙ 1 + 5 ∙ 1 = 0 ,

→ ∞ (∞) = 2(∞ − 2,5 + 0) ⟹ ∞ .

13. Visszacsatolt elsőrendű tag sebességugrás válaszfüggvénye

Legyen első rendű tag átviteli függvénye: ( ) = . Csatolja vissza negatívan a tagot, és határozza meg a visszacsatolt rendszer átmeneti függvényét!

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5

Jelérték

Idő (s) t 1(t) exp(-t/3) seb.válaszfv.

5. Dinamikus tagok leírása 107

A megoldás menete:

A tag átviteli függvénye: ( ) = K = 1, t = 1s A visszacsatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = 1

+ 2 = 0,5 = 0,5 Sebességugrás válaszfüggvény:

( ) = ( ) ( ) = 1 + 2 ∙

1 = 1

+ 2 ( ) =0,5

−0,25

+ 0,25 + 2 =

1 2 ∙

1 −1 4 ∙

1+1 4 ∙

1 + 2

( ) = 0,5 ( ) − 0,25 ∙ 1( ) + 0,25 = 0,5 − 0,25 + 0,25 ≥ 0

14. Párhuzamosan csatolt elsőrendű tagok sebességugrás válaszfüggvénye Legyen adott két elsőrendű tag az alábbi átviteli függvénnyel

( ) = 1

+ 1 , ( ) = 2 4 + 1 .

Csatolja párhuzamosan a két tagot, és adja meg a kapott tagcsoport sebességugrás válaszfüggvényét!

A megoldás menete:

Az első tag átviteli függvénye: ( ) = = 1, = 1 A második tag átviteli függvénye: ( ) = = 2, = 4 A párhuzamosan csatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

0 1 2 3 4 5

0 1 2 3 4 5

Jelérték

Idő (s) t 1(t) exp(-2t) seb.válaszfv.

( ) = ( )+ ( ) = 1

A sebességugrás válaszfüggvény diagramja:

15. Sorosan csatolt elsőrendű tagok sebességugrás válaszfüggvénye Legyen adott két elsőrendű tag az alábbi átviteli függvénnyel

( ) = 1

+ 1 , ( ) = 2 4 + 1 .

Csatolja sorosan a két tagot, és adja meg a kapott tagcsoport sebességugrás válaszfüggvényét!

5. Dinamikus tagok leírása 109

A megoldás menete:

Az első tag átviteli függvénye: ( ) = = 1, = 1 A második tag átviteli függvénye: ( ) = = 2, = 4 A sorosan csatolt rendszer eredő átviteli függvénye:

( ) = ( ) ∙ ( ) = 1 A sebességugrás válaszfüggvény diagramja:

0

In document Irányítástechnika (Pldal 96-110)