Laplace Fourier Bode plot - Matlab

Vergelijkbare documenten
Verslag Regeltechniek 2

i i Datzelfde aggregaat in een vorig jaar 0 stellen we voor door

PARADOXEN 4 Dr. Luc Gheysens

Toepassing: Codes. Hoofdstuk 3

Variantie-analyse (ANOVA)

1 Rekenen met complexe getallen

Regressie en correlatie

Regressie en correlatie

1. In de hoofdstad van Ivoorkust, Yamoussoukro, meet men de lengte van 100 mannen (in cm) :

Hoofdstuk 5: Het Miller-effect

1 Gedeelde differenties

Hoofdstuk 7 - Complexe getallen

MRT/RT MKT/KT. Wormwielreductoren.

Zwaartepunten, traagheidsmomenten en verdeelde belasting

PROEFEXAMEN SOCIALE STATISTIEK

Gemeentefonds verevent minder dan gedacht

Van beschrijvende naar verklarende statistiek

Hoofdstuk 9. Wisselstroomtheorie

Bij een invalshoek i =(15.0 ± 0.5) meet hij r =(9.5 ± 0.5). 100%-intervallen. Welke conclusie kan de onderzoeker trekken?

UITWERKINGEN OPGAVEN HOOFDSTUK 10

Ontwerpen van programma s

INLEIDING FYSISCH-EXPERIMENTELE VAARDIGHEDEN (3A560) , UUR

anwb.nl/watersport, de site voor watersporters

Uitgebreide aandacht warmtapwatersystemen. Door afnemende warmtevraag voor ruimteverwarming, neemt het belang van het

Digital Image Processing

STUDIEBOEK. wiskunde. Meester Kenneth Zesde leerjaar

Statica in een notendop

C.P. van Splunter. Grote afwijkingen. Bachelorscriptie, 21 april Scriptiebegeleiders: prof.dr. F. Redig prof.dr. E.A.

INLEIDING FYSISCH-EXPERIMENTELE VAARDIGHEDEN (3A560) , UUR

Digital Image Processing

Bronnen & Methoden bij Marktscan medischspecialistische zorg 2015

Onderzoeksmethoden en techieken I

Mechanica, deel 2. Daniël Slenders Faculteit Ingenieurswetenschappen Katholieke Universiteit Leuven

is gelijk aan de open-klemmen spanning van het netwerk. De impedantie Z th

Elementaire Deeltjesfysica

lus+ De klachtencommissie en de rol van de vertrouwenspersoon ongewenste omgangsvormen

Tentamen weerstand en voortstuwing

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 2 maandag 9 januari 2006, Bij elke vraag dient een berekening of motivering worden opgeschreven.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

Dubbelplaneten. Vakantiecursus

Noordhoff Uitgevers bv

Hoofdstuk 8 - Complexe functies

Standaardisatiemethoden. 9 10Abby Israëls. Statistische Methoden (10003)

2 Keten met een weerstand R in serie met een condensator met capaciteit C.

Centraal Bureau voor de Statistiek Keten Economische Statistieken

Tentamen van Wiskunde B voor CiT (151217) Tentamen van Statistiek voor BIT (153031) Vrijdag 27 januari 2006 van 9.00 tot uur

Waterdistributie en afvoer

Appendix F: Het Snelheid-Wegdiagram, trekkracht en indicatie

Scalair en vectorieel product

5.1 Elektrische stroom en spanning

Meetmethode voor het geluid van elektrische transformatoren

Verevening conform het derde aspiratieniveau

Methode met ladder operatoren deel 2

Toets spectrometrie 6 november 2007 blz 1

Prijs ƒ 3.- "OCTllCO' HA AD

Figuur 1: Blok-schema van een DC motor, a) Geef de overdrachtsfuntie G(s) = T(s)/V(s). Schrijf G(s) in de vorm K B(s) A( s

Tentamen Econometrie 1, 4 juli 2006, uur Dit tentamen duurt 2 uur! Toiletbezoek is niet toegstaan.

INLEIDING FYSISCH-EXPERIMENTELE VAARDIGHEDEN (3A560) , UUR

VOOR HET SECUNDAIR ONDERWIJS. Exploratieve statistiek. Infoboekje. Prof. dr. Herman Callaert

Gegevensverwerving en verwerking

Tentamen vak 4S581, d.d. 13 april 2011 Chemie en Transport in Energie Conversie Processen

'--AANCIBR. e * 'fl. KWrnmm. - AsV'": '' ; KMBI INHOUD: Uitgangstransformatoren voor l.f. versterkers. Smoorspoelen met gelijkstroommagnetisatie.

Bijlage 3 Rapportage risicoanalyse buisleidingen

Vaker een trein, da s pas fijn!?

MEERJAREN OPBRENGSTEN VO 2013 TOELICHTING

11.5 INVLOED WARMTEOVERDRACHT

Cats. Den Haag, ~ '' Kenmerk: DGB

6 BEREKENINGSVOORBEELDEN

B Datum: 22 mei 2014 Agendapunt nr: 7. Aan de Verenigde Vergadering. Vrijmaken krediet grondverwerving ABH Cromstrijen

Signalen en Transformaties

Samenvatting Farmaco-epidemiologie april 2011

Logica voor Informatica

Kengetallen E-38 Pseudo-records

Akoestisch rapport gietwaterfabriek Dinteloord

Opdrachten numerieke methoden, week 1

Bilineaire en kwadratische vormen

VOOR HET SECUNDAIR ONDERWIJS. Correlatie: exploratieve methoden. Werktekst voor de leerling. Prof. dr. Herman Callaert

Wetenschappelijk Rekenen

4.1 Negatieve getallen vermenigvuldigen [1]

Knik en de Eurocode 3

Toelichting advies gemeenteraad bij aanvraag aanwijzing als lokale publieke media-instelling

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

6.1 Kwadraten [1] HERHALING: Volgorde bij berekeningen:

Verwerking met extrapolatie van de stroming naar het wateroppervlak

Discrete Structuren. Piter Dykstra Opleidingsinstituut Informatica en Cognitie

Hoe meten we segregatie in het onderwijs?

LOCATIEBEPALING VAN EEN ROBOT MET BEHULP VAN LANDMARKS IN GRIJSBEELDEN

(9504) Verbind uw vaatwasser met de toekomst.

De Collegereeks Statistiek. Stel je wilt wat weten over. Complexe begrippen: construct. Homogeniteit. Verder met. Statistiek

I / I i. Enige Kanttekeningen bij ^Visco-Elastische Respons Modellen en in het bijzonder de jiermanente vervorming /na het verdwijnen van de belasting

Aanbevolen literatuur

Wetenschappelijk Rekenen

y = 25 x y = 25 x y = 25 x 2 is het functievoorschrift dat bij de bovenste

aantallen in van de prooiresten gewicht min of meer mogelijk, doch als de gebitsmaten van een groot aantal gevangen dat de gewichtsfaktor

2.1 Bewerkingen [1] Video Geschiedenis van het rekenen ( 15 x 3 = 45

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Examen Neurale Netwerken (2L490), op woensdag 28 juni 2006, uur.

Multiplicatieve functies

EH SmartView. Een slimme kijk op risico s en mogelijkheden. Monitoring van uw kredietverzekering. Euler Hermes Online Services

Toegepaste wiskunde. voor het hoger beroepsonderwijs. Deel 2 Derde, herziene druk. Uitwerking herhalingsopgaven hoofdstuk 3

2 de Bachelor IR 2 de Bachelor Fysica

Transcriptie:

Lalace Fourer Bode lot - Matlab Een transferfuncte kan n het Lalacedomen steeds worden geschreven n de vorm (een voorbeeld): A.( s z).( s z ) ( s) of algemener: ( s ).( s ) A. ( s z ) ( s) () ( s ) j Teller en noemer zjn her rnceel geschreven als een roduct van een aantal termen. Een nulunt (zero n het Engels) s een waarde voor s waarbj de teller van de transferfuncte 0 wordt (s=-z ), een ool (ole n het Engels) s een waarde voor s waarvoor de noemer 0 wordt (s=- ). Polen én nulunten kunnen ook comlex toegevoegde getallen zjn. Ze verschjnen dan er aar n de teller of n de noemer. Merk o dat een ool - of nulunt -z ook geljk aan 0 kan zjn! Bj een Bode lot zet men de amltude (utgedrukt n decbel en dus n een logartmsche schaal) én de fase ut n functe van de frequente. et s dan ook nodg de transferfuncte te herschrjven n het Fourerdomen: A( j z).( j z ) ( j ) of algemener: ( j ).( j ) A. ( j z ) ( j ) () ( j ) j In wat volgt bestuderen we eerst de gevolgen van een enkelvoudge ool en een enkelvoudg nulunt o een Bode lot. Daarna bestuderen we het effect van comlex toegevoegde olen en nulunten. Prnceel s een transferfuncte een comlex getal n functe van (of j). Men kan (j) dus schrjven als: (j)=re() + jim(), waarbj Re en Im resecteveljk het reële en het magnare deel zjn van de transferfuncte (j). s her de notate voor de lengte van de vector (comlex getal) de deze transferfuncte voorstelt. Dan geldt: Re()=.cos() Im()=.sn() = bgtg(im()/re()) = Re() +Im() (regel van Pythagoras) In een Bode lot zet men zowel als ut. wordt utgedrukt n decbel (): 0*log 0 ( ), her genoteerd als:. De transferfuncte geeft mmers een verhoudng van amltudes, net van vermogens.

. Enkelvoudge ool De transferfuncte voor één enkelvoudge ool s: ( s) ( s ) of ( j ) (3) ( j ) Een alternateve schrjfwjze s: ( s) s of ( ) ( j) j (4) ( ) We gaan verder met deze alternateve notate. et verschl zt hem n een evenredghedsfactor de men kan verrekenen n de versterkng A van de transferfuncte. Dan s: 0.log 0 0.log 0( ) 0.log 0( ) (5) j Immers: En: a+jb =(a +b ) 0.5 (Pythagoras) 0.log 0 (a -0.5 )=0*(-0.5).log 0 (a)=-0.log 0 (a) ( j) j ( ) ( j j ).( j ) j j (6) N Im( ) ( ) ( N bgtg bgtg ) bgtg( ) (7) Re( ) N De noemer N deelt mmers weg. Samenvattend: 0 0 0-3 -45 >> -0/decade -90

De waarden voor =0 zjn evdent. Ze volgen rechtstreeks ut de formules (5) en (7). De waarden voor de fasedraang kan men ook snel berekenen ut utdrukkng (7). De verzwakkng voor = s: ( ) 0.log 3 3 0.log ( ) 0.log ( ) 0.log () 0 0 0 0 Voor >> krjgt men (met verwaarlozng van de term naast / ) voor een frequente : 0.log 0( ) 0.log 0( ) (8) Voor een frequente 0. wordt dt: 00 00 0.log 0( ) 0.log 0( ) 0.log 0( ) 0.log 0(00) Maar: 0.log 0( ) 0.log 0(00) 0 (9) Ut utdrukkng (9) kan men afleden dat de verzwakkng o een frequente de 0 keer groter s (we noemen dat een decade) -0 s. We zeggen dan ook dat een ool aanledng geeft tot -0/decade n de magntude lot. et s belangrjk o te merken (ze onderstaande fguur) dat de fasedraang overgang bj benaderng gebeurt vanaf een frequente de 0 keer klener s dan de 3 frequente = tot een frequente de 0 keer groter s! Let o:.. f

. Enkelvoudg nulunt De transferfuncte s voor één enkelvoudg nulunt: ( (0) ( s) s z of j) j z Een alternateve schrjfwjze s: s ( s) of z j ( j) () z

We gaan verder met deze alternateve notate. et verschl zt hem n een evenredghedsfactor z de men kan verrekenen n de versterkng A van de transferfuncte. Dan s: j 0.log 0 0.log 0( ) () z z En: Im( ) z bgtg ( ) bgtg( ) bgtg( ) (3) Re( ) z Samenvattend krjgt men: 0 0 0 z 3 45 >> z 0/decade 90 Want: ( ) 0.log z 3 3 0.log ( ) 0.log ( ) 0.log () 0 0 0 0 Voor >> z krjgt men (met verwaarlozng van de term naast /z ) voor een frequente : 0.log 0( ) 0.log 0( ) (4) z z Voor een frequente 0. wordt dt: 00 00 0.log 0( ) 0.log 0( ) 0.log 0( ) 0.log 0(00) z z z Maar: 0.log 0( ) 0.log 0(00) 0 (5) Ut utdrukkng (9) kan men afleden dat de versterkng o een frequente de 0 keer groter s (we noemen dat een decade) +0 s. We zeggen dan ook dat een nulunt aanledng geeft tot +0/decade n de magntude lot.

et s ook her belangrjk o te merken (ze onderstaande fguur) dat de fasedraang overgang gebeurt van een frequente de 0 keer klener s dan de 3 frequente tot een frequente de 0 keer groter s! 3. Enkelvoudge ool of enkelvoudg nulunt n de oorsrong. Wanneer z =0 of =0, geldt natuurljk dadeljk: > =0-0/decade -90 voor een ool > z =0 0/decade 90 voor een nulunt De fasedraang -90 of +90 en de -0 of +0/decade zjn er dus vanaf =0!

4. Constante In de transferfuncte () staat ook nog de constante A. Er geldt dan: 0.log 0 A (6) En Im( ) 0 bgtg ( ) bgtg ( ) 0 (7) Re( ) 5. Comlex toegevoegde olen De transferfuncte voor twee comlex toegevoegde olen s gegeven door: Of (8) met en de twee comlex toegevoegde olen. We defnëren:. (9) n 0.. (0) De berekenng geeft:

De nterretate van deze utdrukkng s een stuk ngewkkelder dan voor een enkelvoudge ool. Men kan wel besluten dat: 0 0 0 >> 0-40/decade -80 (- radalen) Bj = 0 wordt de waarde van de demng belangrjk. De Bode lot s: Bj >0.707 s er geen overshoot meer. 6. Comlex toegevoegde nulunten Voor twee comlex toegevoegde nulunten wordt de transferfuncte:

Men kan na veel rekenwerk besluten dat: 0 0 0 >> 0 40/decade 80 ( radalen) De Bode lot s: Bj >0.707 s er geen overshoot meer. 7. Comlexe transferfuncte Een transferfuncte kan egenljk worden gelezen als een roduct van termen met nulunten en olen. et aangeaste blokschema s dan ook:

Dt maakt dat men het effect van elke term aart mag berekenen. De versterkng of verzwakkng wordt utgedrukt als een logartme. Nu s log(a.b)=log(a)+log(b). Dt maakt dat utendeljk de effecten van elke term van de transferfuncte mogen worden ogeteld! 8. Laagdoorlaatflter De Bode lot s:

Voor een eenvoudg eerste orde laagdoorlaatflter volstaat bjgevolg één ool o de 3 frequente. Wanneer men twee olen laatst, wordt de Bode lot (meer verzwakkng van hogere frequentes): 9. oogdoorlaatflter Een eenvoudg eerste orde hoogdoorlaatflter heeft bjgevolg een nulunt n de oorsrong en een ool o de 3 frequente.

0. Matlab Gegeven volgende transferfuncte: ( s) s s 3s 30 Dt systeem kan n Matlab worden gedefneerd als volgt: teller = [ 0]; noemer = [ 3 30]; = tf(teller, noemer) Er verschjnt dan: Transfer functon: s --------------- s^ + 3 s + 30 zk() Zero/ole/gan: s --------------- (s+0) (s+3) bode () Deze Bode lot s logsch: er s één nulunt bj s=0 en olen bj s=-3 en s=-0. Men mag dus de grafek van een banddoorlaatflter verwachten. Men kan ook vertrekken met de gekende olen en nulunten: z = [0]; = [-3-0]; k = ; n = zk(z,,k) Zero/ole/gan: s ---------------- (s+3) (s+0) en n zjn dus beschrjvngen van hetzelfde systeem! Men kan van een systeem een reeks resultaten voor secfeke ngangssgnalen laten utrekenen: mulse() ste() rlocus() % mulsresons % staresons % root locus van

Stel: = [-4-4 -4+4]; n = zk(z,,k) Zero/ole/gan: s ------------------- (s^ + 8s + 3) zma(n) O de afbeeldng hernaast werden de olen en het nulunt met een jltje aangedud om beter zchtbaar te zjn! rlocus(n) % Concatenate van twee systemen: T=*n Zero/ole/gan: s^ ----------------------------------- (s+0) (s+3) (s^ + 8s + 3) % Omzettngen tf naar zk en vce versa: [teller, noemer] = tfdata(,'v') [nulunt, olen, a] = zkdata(, 'v') % nvloed van demng: omega = 0; ks = 0.; num3 = [omega*omega]; den3 = [ *ks*omega omega*omega]; D = tf(num3,den3); Transfer functon: 00 -------------------- s^ + s + 00 bode(d)

omega = 0; ks = 0.707; num3 = [omega*omega]; den3 = [ *ks*omega omega*omega]; D = tf(num3,den3) Transfer functon: 00 ------------------------- s^ + 4.4 s + 00 bode(d) Er s geen overshoot meer bj sommge frequentes! omega = 0; ks = ; num3 = [omega*omega]; den3 = [ *ks*omega omega*omega]; D = tf(num3,den3) Transfer functon: 00 --------------------- s^ + 0 s + 00 bode(d) % defnte van een feedback systeem: num = [ 0]; den = [ 3 ]; = tf(num,den); bode(); num = []; den = [ 0]; = tf(num,den); bode(); = feedback(, ); = mnreal(); % mnmalsate van : teller en noemer vereenvoudgen n factoren van s. bode()

% Routh-urwtz: syms K noemer = [ 5 8+K] % berekenen van de Routh-urwtz rj: myrouth(noemer) noemer = [, 5,, K + 8] ans = [, ] [ 5, K + 8] [ 5/5 - K/5, 0] [ K + 8, 0] Voor deze berekenng s het net-standaard myrouth.m bestand nodg! % Wortelljnen: (root locus) z = [ ] = [-+ -- -4] k =. T = zk(z,,k) KRL = [0 5 0 0 50 00 00 500 000 000 5000 0000] rlocus (T, KRL) of rlocus(t) RLOCUS(SYS) comutes and lots the root locus of the sngle-nut, sngle-outut LTI model SYS. The root locus lot s used to analyse the negatve feedback loo: and shows the trajectores of the closed-loo oles when the feedback gan K vares from 0 to Inf. RLOCUS automatcally generates a set of ostve gan values that roduce a smooth lot. RLOCUS(SYS,K) uses a user-secfed vector K of gan values.

% Defnte van systemen n het Z domen: hzteller = []; hznoemer = [- ]; zbreuk = tf(hzteller, hznoemer, ); (de derde arameter, her, s de samletjd) bode(zbreuk) zk(zbreuk) tf(zbreuk) % geeft de transferfuncte n een olen, nulunten,.. vorm % geeft de transferfuncte % Een loend gemddelde flter (movng average) z = zk('z',); maf = (0.5 + 0.5*z^- + 0.5*z^- + 0.5*z^-3) Zero/ole/gan: 0.5 z^3 (z+) (z^ + ) ------------------------------ z^6 Samlng tme: zk(maf) Zero/ole/gan: 0.5 z^3 (z+) (z^ + ) ------------------------------ z^6 Samlng tme: tf(maf) Transfer functon: 0.5 z^6 + 0.5 z^5 + 0.5 z^4 + 0.5 z^3 +.3e-08 z^ - 4.4e-07 z - 3.605e-034 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- z^6 Samlng tme: Er werden enkele afrondngsfouten gemaakt! et kan ook als volgt: hzmafteller = [0.5 0.5 0.5 0.5]; hzmafnoemer = [ 0 0 0]; zmaf = tf(hzmafteller, hzmafnoemer, ) zk(zmaf) Zero/ole/gan: 0.5 (z+) (z^ + ) ------------------------- z^3 tf(zmaf) bode(zmaf)

Dt s dus een zeer breedbandg laagdoorlaatflter. Een veel smalbandger laagdoorlaatflter s: lf=/3 hzmafteller = [lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf lf]; hzmafnoemer = [ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]; zmaf = tf(hzmafteller, hzmafnoemer, ) zk(zmaf) tf(zmaf) bode(zmaf) % blneare transformate omega = 0; ks = 0.707; num3 = [omega*omega]; den3 = [ *ks*omega omega*omega]; D = tf(num3,den3); bode(d) fs = 00; Ts = /fs; [teller_z, noemer_z] = blnear(num3, den3, fs) % fs s de samlngfrequente Z = tf(teller_z, noemer_z, Ts) Transfer functon: 0.0039 z^ + 0.004659 z + 0.0039 ------------------------------------ z^ -.859 z + 0.868 Samlng tme: 0.0 bode(z)

functon R = myrouth(b) %% ROUT-URWITZ Array % % Examles: % %. P = s^4 + 0*s^3 + 35*s^ + 50*s + 4 ; % R = myrouth( [ 0 35 50 4] ) % %. syms a b c d s, P = s^4 + a*s^3 + b*s^ + c*s + d ; % R = myrouth( [ a b c d] ) % % 3. syms K, P = s^ + (-3*K)*s + 0+0.5*K ; % R = myrouth( [ -3*K 0+0.5*K] ) % Ismal Ilker Delce % delce.@neu.edu %% Polynomal coeffcents as nut f(nargn<), warnng('no Inut Argument') ; return end %% Fl vector n left/rght drecton and fnd order of olynomal b = fllr(b) ; ord = sze(b,)- ; % It gves the ndex number of R's row % ord = 6,7 --> rou_ = 7 rou_ = fx( fx(ord/)* ) + ; rou_j = cel((ord+)/) ; % Round nfnty %% If order s even add one zero as a last element of matrx R = [ b(ord+:-:) ; b(ord:-:) zeros( fx(( rou_- )/ord) ) ] ; R = sym( zeros(ord+,rou_j) ) ; R(ord+:-:ord, : ) = R ; %% All R's for Routh-urwtz [Man Algorthm] for n = ord-:-: for j = :round(n/) R(n,j) = ( R(n+,)*R(n+,j+)-R(n+,j+)*R(n+,) )/R(n+) ; end end R(,) = R(rou_,rou_j) ; %% Smlfy and Fl matrx n u/down drecton. R = smlfy(r) ; R = flud(r) ;