background image

 
 

Instytut Automatyki 

 

 

 

Zakład Teorii Sterowania

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

(t

e

 

)

(t

u

 

)

(

0

t

y

 

)

(t

z

 

_

 

 

)

(t

y

 

Urządzenie 

sterujące 

Obiekt 

regulacji

 

Podstawy automatyki i teorii sterowania  

Krzysztof Marzjan 

 

 

 

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

Element inercyjny I rzędu 
 
Dynamika elementu 

inercyjnego I rzędu opisana jest równaniem różniczkowym: 

)

(

)

(

)

(

t

ku

t

y

dt

t

dy

T

 

1. 

Wyznacz transmitancję operatorową 

2. 

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową 

)

(t

g

 

i jednostkową 

)

(t

h

3. 

Wyznacz transmitancję widmową i zapisz ją w postaci wykładniczej i algebraicznej 

4. 

Wyznacz równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

5. 

Narysuj charakterystykę amplitudowo – fazową 

6.  Narysu

j logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe: 

 
1.  Transmitancja operatorowa 
Do równania 

)

(

)

(

)

(

t

ku

t

y

dt

t

dy

T

stosuje się przekształcenie Laplace’a przy zerowych warunkach początkowych 

)

(

)

(

)

(

s

ku

s

y

s

y

Ts

 

)

(

)

(

)

1

(

s

u

k

s

y

Ts

 

1

)

(

)

(

)

(

Ts

k

s

u

s

y

s

G

 

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

2. 

Odpowiedź impulsowa 

)

(t

g

 

 

T

s

T

k

Ts

k

s

G

1

1

1

)

(

 

)

(

1

)

(

)

(

1

t

e

T

k

s

G

t

g

T

t

 

 

 

 

3. 

Odpowiedź jednostkowa 

)

(t

h

 

 





 

 

 

T

s

s

s

A

T

s

A

T

T

s

A

s

A

T

T

s

s

k

T

Ts

s

k

s

s

G

1

1

1

1

1

1

1

1

)

(

2

1

2

1

 





kT

A

T

A

k

T

s

kT

A

T

A

k

s

2

2

1

1

1

0

 

0

 

T

 

2T

 

3T

 

4T

 

5T

 

6T

 

7T

 

8T

 

g

(

t

)

 

odpowiedź impulsowa

 

T

k

368

,

0

T

k

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

)

(

1

1

1

1

)

(

)

(

1

1

t

e

k

T

s

kT

s

kT

T

s

s

G

t

h

T

t





 

;

0

)

0

(

h

 

 

k

h

)

(

 

0

1

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

0

(

0

Ts

k

s

G

s

sH

t

h

h

s

s

s

t

 

k

Ts

k

s

G

s

sH

t

h

h

s

s

s

t

1

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

0

0

0

 

 
4.  Transmitancja widmowa:

  

1

)

(

)

(

Tj

k

s

G

j

G

j

s

 

postać algebraiczna: 

1

1

1

)

1

(

)

1

(

1

)

(

2

2

2

2

2

2

T

kT

j

T

k

T

jkT

k

Tj

Tj

Tj

k

j

G

 

1

)

(

1

)

(

2

2

2

2

T

kT

Q

T

k

P

 

0

 

T

 

2T

 

3T

 

4T

 

5T

 

6T

 

7T

 

8T

 

h

(

t

)

 

odpowiedź jednostkowa

 

k

632

,

0

k

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

0

1

lim

1

lim

)

(

lim

0

1

lim

1

lim

)

(

lim

0

)

0

(

)

0

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

kT

T

kT

Q

T

k

T

k

P

Q

k

P

 

postać wykładnicza: 

jarctgT

e

T

k

Tj

k

j

G

1

1

)

(

2

2

 

 

 

 

 

arctgT

T

k

A

)

(

1

)

(

2

2

 

5. 

Równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej  

)

(

)

(

)

(

2

2

2

A

Q

P

 

)

(

1

1

)

(

)

(

2

2

2

2

2

2

2

P

k

T

k

k

T

k

Q

P

 

 

2

2

2

2

)

(

2

)

(

k

Q

k

P

 

 

Jest to równanie okręgu o środku w punkcie 

0

,

2

k

 i promieniu

 

2

k

Z równań parametrycznych wynika, że jest to półokrąg leżący w IV ćwiartce, ponieważ przy zmianie pulsacji 

od 0 do 

 

0

)

(

P

 i 

0

)

(

Q

 

k

 

 

 

 

0

 

2

k

2

k

)

(

)

(

)

(

2

2

P

k

Q

P

)}

(

Re{

j

G

)}

(

Im{

j

G

 

0

 

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

6.  Logarytmiczne charakterystyki c

zęstotliwościowe: 

T

k

L

T

T

T

T

k

L

T

T

T

T

k

T

k

A

L

log

20

log

20

)

(

log

20

1

log

20

1

1

log

20

)

(

0

1

log

20

1

log

20

1

1

1

log

20

log

20

1

log

20

)

(

log

20

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2









 

 

dB

k

k

T

L

k

3

2

log

20

2

log

20

log

20

1

log

20

 

 

arctgT

)

(

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-40

 

-20

 

0

 

20

 

charakterystyka amplitudowa

 

3dB

 

20logk

 

-20dB/dek

 

 

)

(

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-135

 

-90

 

-45

 

0

 

45

 

 

T

1

 

 

T

1

 

charakterystyka fazowa

 

T

10

 

T

10

1

 

)

(

 

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

Element różniczkujący z inercją 
 
Dynamika tego elementu opisana jest równaniem: 

dt

t

du

k

t

y

dt

t

dy

T

)

(

)

(

)

(

 

1. 

Wyznacz transmitancję operatorową 

2.  Oblicz i narysuj odp

owiedź impulsową 

)

(t

g

3. 

Oblicz i narysuj odpowiedź jednostkową 

)

(t

h

4. 

Wyznacz transmitancję widmową i zapisz ją w postaci wykładniczej i algebraicznej 

5. 

Wyznacz równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

6.  Narysuj charakte

rystykę amplitudowo – fazową 

7. 

Narysuj logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe: 

 
1.  Transmitancja operatorowa 

Do równania 

dt

t

du

k

t

y

dt

t

dy

T

)

(

)

(

)

(

stosuje się przekształcenie Laplace’a przy zerowych warunkach początkowych 

)

(

)

(

)

(

s

u

ks

s

y

s

Tsy

 

)

(

)

(

)

1

(

s

ksu

s

y

Ts

 

1

)

(

)

(

)

(

Ts

ks

s

u

s

y

s

G

 

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

L

 

L

 

 
2. 

Odpowiedź impulsowa 

T

s

T

T

k

T

s

s

T

k

Ts

ks

s

G

1

1

1

1

1

)

(

 

)

(

1

)

(

)

(

)

(

2

1

t

e

T

k

t

T

k

s

G

t

g

T

t

 

 
 
 
3. 

Odpowiedź jednostkowa 

T

s

T

k

Ts

k

s

s

G

1

1

1

)

(

 

)

(

1

)

(

)

(

1

t

e

T

k

s

s

G

t

h

T

t

 

0

 

T

 

2T

 

3T

 

4T

 

5T

 

6T

 

7T

 

8T

 

 

 

g

(

t

)

 

odpowiedź impulsowa

 

)

(t

T

k

2

T

k

2

368

,

0

T

k

0

 

T

 

2T

 

3T

 

4T

 

5T

 

6T

 

7T

 

8T

 

h

(

t

)

 

odpowiedź jednostkowa

 

T

k

368

,

0

T

k

background image

 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

4. 

Postać wykładnicza transmitancji widmowej 

 

arctgT

j

e

T

k

Tj

kj

j

G

2

2

2

1

1

)

(

 

arctgT

T

k

A

2

)

(

;

1

)

(

2

2

 

Postać algebraiczna transmitancji widmowej 

1

1

1

)

1

(

)

1

(

)

1

(

1

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

T

k

j

T

kT

T

jk

kT

Tj

Tj

Tj

kj

Tj

kj

j

G

 

1

)

(

;

1

)

(

2

2

2

2

2

T

k

Q

T

kT

P

 

5. 

Równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

)

(

)

(

)

(

2

2

2

A

Q

P

 

 

1

)

(

)

(

2

2

2

2

2

2

T

k

Q

P

 

)

(

)

(

)

(

2

2

P

T

k

Q

P

 

2

2

2

2

)

(

2

)

(

T

k

Q

T

k

P

 

0

)

(

;

0

)

(

0

Q

P

 

0

)

0

(

;

0

)

0

(

Q

P

 

0

1

lim

)

(

lim

1

lim

)

(

lim

2

2

2

2

2

T

k

Q

T

k

T

kT

P

 

T

k

T

k

2

T

k

2

0

 

)}

(

Re{

j

G

)}

(

Im{

j

G

0

 

 

background image

 

10 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

charakterystyki logarytmiczne 

1

log

20

log

20

1

log

20

)

(

log

20

)

(

2

2

2

2

T

k

T

k

A

L

 

k

k

L

1

;

log

20

)

(

1

1

 

T

L

1

;

0

)

(

2

2



 

T

T

L

1

;

1

log

20

)

(

2

2

2

2



 

 



1

log

20

lim

)

(

lim

)

0

(

2

2

0

0

T

k

L

L

 

 

T

k

T

k

T

k

L

log

20

1

lim

log

20

1

log

20

lim

)

(

lim

2

2

2

2

 

arctgT

2

)

(

 

2

)

(

1

 

arctgT

)

(

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-40

 

-20

 

0

 

20

 

charakterystyka amplitudowa

 

3dB

 

20dB/dek

 

 

)

(

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-90

 

-45

 

0

 

45

 

 

T

1

 

 

T

1

 

charakterystyka fazowa

 

T

10

 

T

10

1

 

)

(

 

L

2

(

ω

)

 

φ

2

(

ω

)

 

90

 

φ

1

(

ω

)

 

φ

(

ω

)

 

L

1

(

ω

)

 

L

(

ω

)

 

k

1

 

background image

 

11 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

Regulator PD 
 
W regulatorze PD sygnał sterujący jest proporcjonalny do pochodnej uchybu regulacji i uchybu: 

)

(

)

(

)

(

t

u

dt

t

du

T

k

t

y

 

1. 

Wyznacz transmitancję operatorową 

2. 

Oblicz i narysuj odpowiedź jednostkową 

)

(t

h

3. 

Oblicz i narysuj odpowiedź na wymuszenie liniowe 

)

(

1

)

(

t

t

t

u

 

4. 

Wyznacz transmitancję widmową i zapisz ją w postaci wykładniczej i algebraicznej 

5. 

Wyznacz równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

6. 

Narysuj charakterystykę amplitudowo – fazową 

7. 

Narysuj logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe: 

 
1.  Transmitancja operatorowa 

Do równania 

)

(

)

(

)

(

t

u

dt

t

du

T

k

t

y

stosuje się przekształcenie Laplace’a przy zerowych warunkach początkowych 

)

(

)

(

)

(

s

u

s

u

Ts

k

s

y

 

)

(

)

1

(

)

(

s

u

Ts

k

s

y

 

)

1

(

)

(

)

(

)

(

Ts

k

s

u

s

y

s

G

 

background image

 

12 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

2. 

Odpowiedź jednostkowa 

)

(t

h

 

)

(

1

)

(

1

)

(

)

(

1

1

t

k

t

kT

s

T

k

s

s

G

t

h

 

 

3. 

Odpowiedź na wymuszenie  

)

(

1

)

(

t

t

t

u

 

2

1

)

(

)

(

1

)

(

s

s

u

t

t

t

u

 

 

2

2

1

1

)

1

(

)

(

)

(

)

(

s

s

T

k

s

Ts

k

s

u

s

G

s

y

 

)

(

1

)

(

)

(

t

t

T

k

t

y

 

 

0

 

k

 

kT

 

 

(

t

)

 

t

 

h(t)

 

odpowiedź jednostkowa

 

0

 

T

 

kT

 

2kT

 

odpowiedź na wymuszenie 

u

(

t

)=

t

·1(

t

)

 

t

 

y(t)

 

background image

 

13 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

4.  Transmitancja widmowa:  

)

1

(

)

(

)

(

Tj

k

s

G

j

G

j

s

 

 

postać algebraiczna: 

kT

j

k

Tj

k

j

G

)

1

(

)

(

 

kT

Q

k

P

)

(

)

(

 

)

(

lim

)

(

lim

0

)

0

(

)

0

(

Q

k

P

Q

k

P

 

 

postać wykładnicza: 

jarctgT

e

T

k

j

G

1

)

(

2

2

 

arctgT

T

k

A

)

(

1

)

(

2

2

 

0

 

k

 

charakterystyka amplitudowo 

– fazowa

 

Im{G(j

ω

)

}

 

Re{G(j

ω

)

}

 

 

0

 

background image

 

14 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

7.  L

ogarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe: 

T

k

L

T

T

T

T

k

L

T

T

T

T

k

T

k

A

L

log

20

log

20

)

(

log

20

1

log

20

1

1

log

20

)

(

0

1

log

20

1

log

20

1

1

1

log

20

log

20

1

log

20

)

(

log

20

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2









 

arctgT

)

(

 

 

 

 

 

 

 

-20

 

0

 

20

 

charakterystyka amplitudowa

 

3dB

 

20logk

 

20dB/dek

 

 

)

(

L

 

90

 

-45

 

0

 

45

 

 

 

 

 

 

T

1

 

 

T

1

 

charakterystyka fazowa

 

T

10

 

T

10

1

 

)

(

 

background image

 

15 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

L

 

Korektor opóźniający fazę 
 
Transmitancja operatorowa 

korektora opóźniającego fazę: 

1

;

1

1

)

(

Ts

Ts

s

G

 

1. 

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową 

)

(t

g

2. 

Oblicz i narysuj odpowiedź jednostkową 

)

(t

h

3. 

Wyznacz transmitancję widmową i zapisz ją w postaci wykładniczej i algebraicznej 

4. 

Wyznacz równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

5. 

Narysuj charakterystykę amplitudowo – fazową 

6. 

Narysuj logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe: 

 
 
1. 

Odpowiedź impulsowa 

T

s

T

T

s

T

T

T

s

T

s

Ts

Ts

s

G

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

)

(

 

)

(

1

1

)

(

1

)

(

)

(

2

1

t

e

T

t

s

G

t

g

T

t

 

 
 
 

g

(

t

)

 

odpowiedź impulsowa

 

)

(

1

t

T

2

1

0

 

background image

 

16 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

L

 

2. 

Odpowiedź jednostkowa 





 

 





 

T

s

s

s

A

T

s

A

T

s

A

s

A

T

s

s

T

s

Ts

s

Ts

s

s

G

1

1

1

1

1

1

1

1

)

1

(

1

)

(

2

1

2

1

 





)

1

(

1

1

1

0

2

2

1

1

A

T

A

T

T

s

A

T

A

T

s

 

T

s

s

s

s

G

1

1

1

1

)

(

 

)

(

1

1

1

)

(

)

(

1

t

e

s

s

G

t

h

T

t

 

z twierdzeń granicznych 

1

1

1

lim

1

1

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

0

(

0

s

T

s

T

Ts

Ts

s

G

s

sh

t

h

h

s

s

s

s

t

 

1

1

1

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

0

0

0

Ts

Ts

s

G

s

sh

t

h

h

s

s

s

t

 

h

(

t

)

 

odpowiedź jednostkowa

 

1

1

background image

 

17 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

3. 

Postać wykładnicza transmitancji widmowej 

T

arctg

arctgT

j

e

T

T

Tj

Tj

j

G

1

1

1

1

)

(

2

2

2

2

2

 

T

arctg

arctgT

T

T

A

)

(

;

1

1

)

(

2

2

2

2

2

 

Postać algebraiczna transmitancji widmowej 

1

)

1

(

1

1

1

)

1

(

1

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

j

T

T

T

Tj

T

Tj

Tj

Tj

Tj

Tj

Tj

j

G

 

1

)

1

(

)

(

;

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

Q

T

T

P

 

Równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

)

(

)

(

)

(

2

2

2

A

Q

P

 

 

1

1

)

(

)

(

2

2

2

2

2

2

2

T

T

Q

P

 

)

(

)

(

1

)

(

1

)

(

1

)

(

)

1

(

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

P

P

T

P

T

P

T

T

P

T

T

T

P

 

)

(

1

1

)

(

)

1

(

)

1

(

)

(

)

(

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

1

)

(

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

Q

P

 

2

2

2

2

1

1

)

(

2

1

)

(

 

Q

P

 

background image

 

18 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

4

1

2

4

1

2

4

4

)

(

2

1

)

(

 

Q

P

 

2

2

2

2

1

)

(

2

1

)

(

 

Q

P

 

0

)

(

;

0

)

(

0

Q

P

 

0

)

0

(

;

1

)

0

(

Q

P

 

0

1

1

)

1

(

lim

1

)

1

(

lim

)

(

lim

1

1

1

lim

1

1

lim

)

(

lim

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

Q

T

T

T

T

P

 

1

2

1

0

 

)}

(

Re{

j

G

)}

(

Im{

j

G

0

 

 

2

1

1

background image

 

19 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

charakterystyki logarytmiczne 

1

log

20

1

log

20

1

1

log

20

)

(

log

20

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

A

L

 

1

log

20

)

(

2

2

1

T

L

 

;

1

log

20

)

(

2

2

2

2

T

L

 

0

1

log

20

)

0

(

L

 

0

1

log

20

1

1

lim

log

20

1

1

log

20

lim

)

(

lim

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

L

 

 

 

 

 

 

 

-20

 

0

 

20

 

składowe charakterystyki amplitudowej

 

20dB/dek

 

 

)

(

L

 

90

 

-45

 

0

 

45

 

 

 

 

 

 

T

1

 

 

T

1

 

składowe charakterystyki fazowej

 

)

(

 

-20dB/dek

 

T

1

 

T

1

 

-90

 

background image

 

20 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

T

arctg

arctgT

)

(

 

arctgT

)

(

1

 

T

arctg

)

(

2

 

)

1

(

)

1

(

)

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

 

T

T

T

1

0

)

(

)

1

(

0

)

(

2

3

2

 

2

1

1

1

1

)

1

(

1

)

1

(

1

1

2

2

min

arctg

arctg

T

T

arctg

T

T

 

background image

 

21 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

Charakterystyki wypadkowe 

 

 

T

1

 

 

0

 

charakterystyka amplitudowa

 

 

2

1

arctg

 

0

 

charakterystyka fazowa

 

1

log

20

 

 

φ

 

L

 

background image

 

22 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

L

 

 Korektor przyspiesz

ający fazę 

 
Transmitancja operatorowa korektora przyspiesza

jącego fazę: 

1

;

1

1

1

)

(

Ts

Ts

s

G

 

1. 

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową 

)

(t

g

2. 

Oblicz i narysuj odpowiedź jednostkową 

)

(t

h

3. 

Wyznacz transmitancję widmową i zapisz ją w postaci wykładniczej i algebraicznej 

4. 

Wyznacz równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

5. 

Narysuj charakterystykę amplitudowo – fazową 

6. 

Narysuj logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe: 

 
 
1. 

Odpowiedź impulsowa 

T

s

T

T

s

T

T

T

s

T

s

Ts

Ts

s

G

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

)

(

 

)

(

1

1

)

(

)

(

)

(

1

t

e

T

t

s

G

t

g

T

t

 

 
 
 

g

(

t

)

 

odpowiedź impulsowa

 

)

(

1

t

T

1

0

 

background image

 

23 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

L

 

2. 

Odpowiedź jednostkowa 

 

 

 

T

s

s

s

A

T

s

A

T

s

A

s

A

T

s

s

T

s

Ts

s

Ts

s

s

G

1

1

1

1

1

)

1

(

1

1

)

(

2

1

2

1

 





1

)

1

(

1

1

1

0

2

2

1

1

A

T

A

T

T

s

A

T

A

T

s

 

T

s

s

s

s

G

1

1

1

1

1

)

(

 

)

(

1

1

1

)

(

)

(

1

t

e

s

s

G

t

h

T

t

 

z twierdzeń granicznych 

1

1

1

1

lim

1

1

1

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

0

(

0

s

T

s

T

Ts

Ts

s

G

s

sh

t

h

h

s

s

s

s

t

 

1

1

1

1

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

lim

)

(

0

0

0

Ts

Ts

s

G

s

sh

t

h

h

s

s

s

t

 

h

(

t

)

 

o

dpowiedź jednostkowa

 

1

1

background image

 

24 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

3. 

Postać wykładnicza transmitancji widmowej 

arctgT

T

arctg

j

e

T

T

Tj

Tj

j

G

1

1

1

1

1

1

)

(

2

2

2

2

2

 

arctgT

T

arctg

T

T

A

)

(

;

1

1

1

)

(

2

2

2

2

2

 

Postać algebraiczna transmitancji widmowej 

1

)

1

(

1

1

1

1

1

)

1

(

1

1

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

1

1

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

j

T

T

T

Tj

T

Tj

Tj

Tj

Tj

Tj

Tj

j

G

 

1

)

1

(

1

)

(

;

1

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

T

T

Q

T

T

P

 

4. 

Równanie charakterystyki amplitudowo – fazowej 

)

(

)

(

)

(

2

2

2

A

Q

P

 

 

1

1

1

)

(

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

Q

P

 

)

(

)

(

1

)

(

1

)

(

1

)

(

)

1

(

1

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

P

P

T

P

T

P

T

T

P

T

T

T

P

 

)

(

1

1

)

(

)

1

(

)

1

(

)

(

)

(

1

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

1

1

)

(

)

(

2

2

3

2

2

2

2

2

2

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

Q

P

 

2

2

2

2

1

1

)

(

2

1

)

(

 

Q

P

 

background image

 

25 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

4

1

2

4

1

2

4

4

)

(

2

1

)

(

 

Q

P

 

2

2

2

2

1

)

(

2

1

)

(

 

Q

P

 

0

)

(

;

0

)

(

0

Q

P

 

0

)

0

(

;

1

)

0

(

Q

P

 

0

1

1

)

1

(

1

lim

1

)

1

(

1

lim

)

(

lim

1

1

1

1

lim

1

1

1

lim

)

(

lim

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

Q

T

T

T

T

P

 

1

2

1

0

 

)}

(

Re{

j

G

)}

(

Im{

j

G

0

 

 

2

1

1

background image

 

26 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

5.  charakterystyki logarytmiczne 

1

log

20

1

1

log

20

1

1

1

log

20

)

(

log

20

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

A

L

 

1

1

log

20

)

(

2

2

2

1

T

L

 

1

log

20

)

(

2

2

2

T

L

 

0

1

log

20

1

1

1

log

20

)

0

(

2

2

2

2

2

T

T

L

 

0

1

log

20

1

1

1

lim

log

20

1

1

1

log

20

lim

)

(

lim

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

L

 

-20

 

0

 

20

 

składowe charakterystyki amplitudowej

 

20dB/dek

 

 

)

(

L

 

 

T

1

 

-20dB/dek

 

T

1

 

1

log

20

 

 

 

 

 

 

 

90

 

-45

 

0

 

45

 

 

 

 

 

 

T

1

 

składowe charakterystyki fazowej

 

)

(

 

T

1

 

-90

 

background image

 

27 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

arctgT

T

arctg

)

(

 

T

arctg

)

(

1

 

arctgT

)

(

2

 

)

1

(

)

1

(

)

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

1

1

)

(

2

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

T

 

T

T

T

1

0

)

(

)

1

(

0

)

(

2

3

2

 

2

1

1

1

1

)

1

(

1

)

1

(

1

1

2

2

max

arctg

arctg

T

T

arctg

T

T

 

background image

 

28 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

Charakterystyki wypadkowe 

 

 

T

1

 

 

0

 

charakterystyka amplitudowa

 

 

2

1

arctg

 

0

 

charakterystyka fazowa

 

1

log

20

 

 

φ

 

L

 

background image

 

29 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

Element całkujący z inercją  

Transmitancja operatorowa elementu 

całkującego z inercją 

)

1

(

)

(

Ts

s

k

s

G

1. 

Oblicz i narysuj odpowiedź impulsową 

)

(t

g

2. 

Oblicz i narysuj odpowiedź jednostkową 

)

(t

h

3. 

Wyznacz transmitancję widmową i zapisz ją w postaci wykładniczej i algebraicznej 

4. 

Narysuj charakterystykę amplitudowo – fazową 

5. 

Narysuj logarytmiczne charakterystyki częstotliwościowe 

 

1. 

Odpowiedź impulsowa 





 

 

 

T

s

s

s

A

T

s

A

T

T

s

A

s

A

T

T

s

s

k

T

Ts

s

k

s

G

1

1

1

1

1

1

1

1

)

(

2

1

2

1

 





kT

A

T

A

k

T

s

kT

A

T

A

k

s

2

2

1

1

1

0

 

)

(

1

1

1

1

)

(

)

(

1

1

t

e

k

T

s

kT

s

kT

T

s

G

t

g

T

t





 

 

 

0

 

T

 

2T

 

3T

 

4T

 

5T

 

6T

 

7T

 

8T

 

h

(

t

)

 

odpowiedź impulsowa

 

k

632

,

0

k

background image

 

30 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

2. 

Odpowiedź jednostkowa 





 

 

 

 

T

s

s

s

A

T

s

A

T

s

s

A

T

k

T

s

A

s

A

s

A

T

k

T

s

s

T

k

Ts

s

k

s

s

G

1

1

1

1

1

1

1

)

(

2

2

3

2

1

3

2

2

1

2

 

2

3

1

3

1

2

2

3

2

3

2

2

0

:

1

1

1

0

T

A

A

A

A

s

T

A

T

A

T

s

T

A

T

A

s

 

T

s

kT

s

k

s

kT

s

s

G

1

)

(

2

 

)

(

1

)

(

)

(

1

1

1

)

(

)

(

2

1

1

t

kTe

T

t

k

t

kTe

kt

kT

T

s

kT

s

k

s

kT

T

s

s

G

t

h

T

t

T

t

 

h

(

t

)

 

odpowiedź jednostkowa

 

0

 

T

 

k(t-T

background image

 

31 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

3. 

Postać wykładnicza transmitancji widmowej 

arctgT

j

e

T

k

Tj

j

k

j

G

2

2

2

1

)

1

(

)

(

 

arctgT

T

k

A

2

)

(

;

1

)

(

2

2

 

Postać algebraiczna transmitancji widmowej 

)

1

(

1

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

1

(

)

(

2

2

2

2

2

2

T

k

j

T

kT

T

jk

kT

Tj

Tj

Tj

kj

Tj

j

k

j

G

 

)

1

(

)

(

;

1

)

(

2

2

2

2

T

k

Q

T

kT

P

 

 

0

)

(

;

0

)

(

0

Q

P

 

kT

T

kT

P

0

2

2

1

)

0

(

 



)

1

(

lim

)

(

lim

)

0

(

2

2

0

0

T

k

Q

Q

 

0

)

1

(

lim

)

(

lim

0

1

lim

)

(

lim

2

2

2

2

T

k

Q

T

kT

P

 

1

)}

(

Re{

j

G

)}

(

Im{

j

G

0

 

 

kT

background image

 

32 

Przegląd wybranych elementów automatyki 

charakterystyki logarytmiczne 

1

log

20

log

20

1

log

20

)

(

log

20

)

(

2

2

2

2

T

k

T

k

A

L

 

k

L

log

20

)

(

1

 

1

log

20

)

(

2

2

2

T

L

 

arctgT

2

)

(

 

2

)

(

1

 

arctgT

)

(

2

 

 
 

 

-40

 

-30

 

-20

 

-10

 

0

 

10

 

20

 

30

 

40

 

charakterystyka amplitudowa

 

-20dB/dek

 

ω

=

k

 

-180

 

-135

 

-90

 

45

 

0

 

charakterystyka fazowa

 

-20dB/dek

 

-40dB/dek

 

ω

=

 

1

 

_

 

T 

φ