background image

Zestaw VI.       Zadania przykładowe.

 

1. Wykre

ślić linie pierwiastkowe względem k dla : 

 

G

s

k

s s

s

otw

( )

(

)[(

)

]

=

+

+

+

1

2

1

4

2

 

Rozwi

ązanie : 

-Bieguny : p=0,-2,-1

±

j2, 

-Asymptoty : 

δ

a

= −

1, 

φ

a

=

− −

45 135 45 135

,

,

o

 

-K

ąty wyjścia : dla -1+j2 

= −

φ

wy

90

o

 

 

 

 

   dla -1-j2  

=

φ

wy

90

o

  

-Przeci

ęcie  osi  Im(s):  mianownik  układu  zamkniętego  ma  postać:  s

s

s

s

k

4

3

2

4

9

10

0

+

+

+

+ =

  , 

wstawiaj

ąc s= j

ω

 otrzymuje si

ę: 

 

ω

ω

ω

ω

o

o

o

o

k

4

3

9

0

4

10

0

+ =

+

=

 , 

sk

ąd k=0, 

ω

o

=

1 58

,

  

- Pierwiastki wielokrotne: 

=

dk

ds

0,  daje równ. 4

12

18

10

0

3

2

s

s

s

+

+

+ =

, którego pierwiastki s

ą: -

1, -1

±

j1.22. 

 

2. Naszkicuj,linie pierwiastkowe nast

ępujących dwu transmitancji : 

 

G s

k

s

s s

1

2

2

0 1

16

0 1

25

( )

(

. )

[(

. )

]

=

+

+

+

+

,                      G

s

k

s

s s

2

2

2

0 1

25

0 1

16

( )

(

. )

[(

. )

]

=

+

+

+

+

  

gdzie zamieniono wyra

żenia w liczniku i mianowniku. 

background image

Rozwi

ązanie : 

- Bieguny i zera : 0,  -0.1

±

 j4,  - 0.1 

±

j5 ( le

żą w pobliżu ), 

 - Asympta: 

φ

a

=

180

o

  

- K

ąty: G s

1

( )

 

 biegun: -0.1+j5, 

φ

wy

180

o

  (wyj

ście na lewo), 

 

 

 

 zero: -0.1+j4, 

φ

we

180

o

  ( wej

ście z lewej ), 

Uwaga  :

  k

ąty  wektorów  (-0.1+j4),  (-0.1+j5)  sa  bliskie  90

o

  ze  wzgledu  na  niewielk

ą  część 

rzeczywist

ą. 

-K

ąty G

2

(s) 

  biegun: -0.1+j4, 

φ

wy

0

o

 (wyj

ście w prawo) 

 

 

 

zero: -0.1+j5, 

φ

we

0

o

 (wej

ście z prawej), 

-Przeci

ęcie 

Im: 

G

1

(s) 

 

mianownik 

układu 

zamkni

ętego 

ma 

posta

ć: 

s

k

s

k

s

k

3

2

0 2

0 2

25 01

16 01

+

+

+

+

+

(

. )

( .

.

)

.

  

Kontrola, czy przeci

ęcie możliwe dla k>o; Hurwitz (Routh) daje : 

 (

. )( .

.

)

.

k

k

k

+

+

⋅ >

0 2 0 2

25 01

16 01

0  

  0 2

9 04

5 0

0

2

.

.

.

k

k

+

+

>

 

co nie mo

że być spełnione dla k>0. Zatem nie ma przecięcia. 

G s

2

( ) 

 s

k

s

k

s

k

3

2

0 2

0 2

16 01

25 01

0

+ +

+

+

+

⋅ =

(

. )

( .

.

)

.

   

Hurwitz: 0 2

8 96

3 2

0

2

.

.

.

k

k

+

>

  

   

k

kr

,

.

1

44 4

=

   , 

k

kr

,

.

2

0 362

=

S

ą więc dwa przecięcia. Podstawiając s=j

ω

 i k

kr

 do mianownika dostaje si

ę 

ω

01

4 99

,

.

=

ω

0 2

4 01

,

.

=

  

 

 

 

 

3.Dany jest serwomechanizm jak na rysunku. 

background image

a).Wykre

ślić linie pierwiastkowe względem K

T

 

b) Wyznaczy

ć K

T

,  które zapewnia przebiegi aperiodyczne kr-

ytyczne. Ile wyniesie wtedy czas regulacji (z dokł.1% ). 

c) Rozpoczynaj

ąc od K

T

 okre

ślonego w (b), sporządzić z ko-

lei wykres lini pierwiastkowych wzgl

ędem 

, gdzie     k=k+ 

 (tor główny). 

d) Dla jakiego 

 układ zamkni

ęty miałby biegun w          -2+j2 (45

°

)?. 

Rozwi

ązanie: 

a) Mianownik układu zamkni

ętego: 

 s

s

K s

T

2

4

0

+ + +

=

  

-Bieguny: -0.5 (

)

1

15

±

j

, zero- 0 

-Wykres jest półokr

ęgiem o promieniu 2. 

b)

  ,    

 

dla punktu rozwidlenia. 

c)

Mianownik: 

s

s

K

s

s

s

K

2

2

4

3

4

4

0

+ + +

+ = + + +

=

,  

-Bieguny: -2 (podwójny), zero-brak, 

-Punkt rozwidlenia: -2 

-Wykres-linie pionowe(rys.) 

d)

K

s

s

s

j

= − + +

=

=− +

2

2

2

4

1

4

/

 

 

 

 

4. Niech G s

s

s

0

1

2

3

( )

(

)(

)

=

+

+

 (obiekt). Dobra

ć kompensator D s K

s b

s a

( )

=

+
+

 aby bieguny układu 

zamkni

ętego znalazły się w punkcie s= -1-j1 ( , %

. )

45

4 3

o

P

=

.Jak wygladaj

ą wtedy linie 

pierwiastkowe?. 

 

 

K

s

s

s

T

s

= − + +

=

=−

2

2

4

3

/

;t

r

=

4 6

2

2 3

.

.  (1%) 

 

 

background image

Rozwiazanie: 

 

 G

s

K

s b

s a

s

s

otw

( )

(

)(

)

=

+
+

+

+

1

2

3

  

-K

ąty: 

φ

=

2

45

o

φ

=

=

3

1

2

26 56

arctg

.

o

,  

-Warunek fazy: -< G

a

b

= + +

+

=

φ

φ

φ

2

3

180

Ψ

o

 

-Powinny  zachodzi

ć warunki: 

φ

a

〉150

o

Ψ

b

〈26 56

.

o

  aby  w  D(s) 

było a>o, b>0, kompensator opó

źniający("lag"). 

I wariant - niezale

żne a,b. 

 

Niech np. 

Ψ

b

=

15

o

 Wtedy b

tg

=

+ =

1

15

1 4 73

o

.

, oraz 

φ

φ

φ

a

b

=

+

+

+

=

180

123 44

2

3

Ψ

.

o

st

ąd a

tg

= −

=

1

1

180 123 44

0 34

(

.

)

.

 , 

Zatem D s

K

s

s

( )

.

.

=

+
+

4 73

0 34

. 

 K

s

s

s

s

s

j

= − +

+

+

+

=

=− −

(

.

)(

)(

)

.

/

.

0 34

2

3

4 73

0 9812

1

1

  

Wynik: D s

s

s

( )

.

.

.

=

+
+

0 9812

4 73

0 34

   

II Wariant - typowe a, b, np. D s

K

s

p

s

p

( )

=

+

+

10

 ("lag"). 

-Warunek fazy: [

(

)]

.

(

)

180

1

1

45

26 56

1

10

1

o

o

o

+

+

=

arctg

p

arctg

p

180

o

  

Równanie to nale

ży rozwiazać iteracyjnie poszukując p. (MATLAB). Okazuje się jednak,że dla p 

 (o,1) lewa strona nie przekracza 175, 

świadcząc o niedostatecznym, rozsunięciu p i 10p. 

-Niech wi

ęc teraz D s K

s

p

s

p

( )

=

+

+

20

 (20 krotnie rozsuni

ęcie). 

Warunek  fazy  [

(

)]

.

(

)

180

1

1

45

26 56

1

20

1

o

o

o

+

+

=

arctg

p

arctg

p

  180

o

.  Po  kilku  próbach 

otrzymuje si

ę: p=0.55, czyli D s K

s

s

( )

.

=

+

+

11

0 55

   

Teraz 

K

s

s

s

s

s

j

= − +

+

+

+

=

=− +

(

.

) (

) (

)

.

0 55

2

3

11

0 354

1

1

  

Wynik: 

D s

s

s

( )

.

.

=

+

+

0 354

11

0 55

   

Linie pierwiastkowe:   

 

background image

 

 

Wnioski

 

 

-Wariant I jest "bezpieczniejszy" ze wzgl

ędu na  mniejsze zagrożenie niestabilnością. 

 

-Projektowanie prowadzi si

ę często metodą kolejnych prób, jak w wariancie II. 

 

-Instrukcja MATLABa obliczania fazy ma posta

ć: 

 180

1

1

180

45 26 56

1

20

1

180

+ +

a

p

a

p

tan [

.

tan

]

Π

Π

  

 

-Punktowi S=-1+j1 odpowiadaj

ą: 

ξ =

1

2

0 707

.

ω

n

=

2 ,  

 

t

r

=

4 6

.  (dla 1%), P%=4.3 

 
 

5. Transmitancja układu otwatego ma posta

ć:

G

s

K

s s

s

otw

( )

(

)(

)

=

+

+

1

2

4

   . 

Sporz

ądź  wykresy  lini  pierwiastkowych  dla  (a)  k>0,  (b)  k<0  Gdzie  leżą  pierwiastki  układu 

zamkni

ętego dla:(a)U=7,20, (b) k=-7,-20. 

 

 

Rozwi

ązanie: 

 

background image

-Bieguny:p=0,-2,-4,  Zera:nie ma 

(a) k>0: 

φ

a

= ±

60 180

o

o

,

,   

σ

a

= −

2

,   

 

 

= →

+

+ = → = −

dK

dS

s

s

s

b

0

3

12

8

0

0 845

2

.

   

 

Granica stabilno

ści:   s

s

s k

3

2

6

8

0

+

+ + =

  

 

 k

kryt

=

48,    

ω

kryt

=

2 2

2 83

.

  

 

Pierw. dla k=7  

→ +

+ + =

s

s

s

k

3

2

6

8

0    

 

  roots(...)=-0.7054 

±

 j1.9198 

(b) k>0: 

φ

a

= ±

120 0

o

o

,

σ

a

= −

2

   

 

 

=

dK

dS

= −

S

b

3 155

.

  

 

k= -7 

+

+ −

=

roots s

s

s

([

])

.

3

2

6

8

7

0 5891, -3.2946

±

1.0138  

 

k= -20 

 roots(...)=1.2012, -3.6006

±

j1.9198 

 

(Zwró

ć uwagę na symetrię wykresów względem środka ciężkości symptot 

σ

a

)  

(MATLAB :k=:-1:-50; r=rlocus(l,m,k) plot(r,'*') ). 

 

6. Układ o transmitancji G

s

s

otw

( )

(

)

=

+

3

2 2

2

 ma zadowalaj

ące przebiegi dynamiczne, ale zbyt 

du

ży uchyb dla wymuszeń liniowych, tzn. e

k

v

=

= ≅

1

4

3

1 33

.

 , K

s G

s

v

s

otw

=

=

lim

( )

0

3

4

. Nie 

naruszaj

ąc istotnie przebiegów spowodować, aby uchyb e zmalał do wartości 0.2 K

v

'

=

5 poda

ć 

odpowied

ź skokową i liniową (MATLAB).  

Rozwi

ązanie.  

 Układ pierwotny - pierwiastki : 
- mianownik : 

  

 

 

s

s

s

3

2

4

4

3

0

+

+ + =

±

roots(...) = -0.5

j0.866 ,   - 3

  

 
Uchyb e  mo

żna zredukować dodając korektor opóźniający  ( " lag " ). Aby nie naruszyć 

odpowiedzi , korektor powinien mie

ć biegun i zero blisko układu. Niech D s

s z

s p

o

o

( )

= +

+

  

gdzie np. po=0.02 (100 razy mniej niż  Z w Gotw ) czyli D s

s z

s

o

( )

.

= +

+

0 02

. Powinno zachodzi

ć  

background image

k

s D s G

s

z

v

s

otw

o

'

lim

( )

( )

.

= =

= ⋅

5

3

4 0 02

0

  

sk

ąd : 

 

zo = 0.1333 ,  Teraz   

Uwaga : można byłoby też    

 

 

 

 

 

 

wybrać najpierw zo , np. 0.1, 

 

 

 

 

 

 

 

 a potem wyliczyć po jako  

 

 

 

 

 

 

 

0.015 

 

 

G

s

s

s s

otw

'

.

.

(

)

= ⋅ +

+

+

3

0 1333

0 02

1

2

2

  

 

 

 

 
MATLAB: 
 

 

* Linie pierwiastkowe tworzy instrukcja  rlocus(...) 

 

 

* Odpowiedzi skokowe tworzy instrukcja  step(...) 

 

 

 

* Odpowied

ź liniową otrzymuje się dopisując  0  na końcu mianownika układu 

zamkni

ętego (mz) i stosując funkcję step (...), tj. 

 

 

 

mzl = conv( mz , [1 0] ) 

 

 

 

yl = step( lz , mzl , t ) 

wspólne wykresy : 

background image

 

 

 

 

 
 

7.Układ  automatyki  ma  posta

ć  jak  na  rysunku. 

 

Dobra

ć  kompensator D s

k

s

z

s

p

( )

,

=

+

+

 aby  w  układzie zamkni

ętym  przeregulowanie  było 

mniejsze  od  20%,a  czas  narastania  mniejszy  od  jednej  sekundy . 

 

Rozwi

ązanie:  Biorąc  p%=16.3 <20%  pozostaniemy  przy  

ξ

=0.5.Poniewa

ż  tn

n

<

1 8

1

.

ω

mo

żna  więc  przyjąć 

ω

n

=

2 .                                                                                                                    

Bieguny  układu  zamkni

ętego :sb

j

j

= −

±

= − ±

ξ ω

ω

ξ

  n

  n

  3

1

2

1

 

 

 

 

<

= ⋅

G

s

D G

ob

ob

(

)

   ) = -180       ( G

otw

o

, to<D= + 60o. Mo

żna  to  uzyskać   

 bior

ąc  np :D s

k

s

s

( )

=

+

+

1

4

 ,czyli  korektor przy

śpieszający     (" lead ") - rys.2 (biegun  i  zero 

wybrano  dla  uproszczenia  obliczania  k

ątów ). 

 

 

 Wzmocnienie :k

s s

s

s

= −

+

+

+

=

(

) (

)

2 2

4

1

16

 

s  =-1+ j 3

 ,    czyli      D s

s

s

( )

=

+

+

16

1

4

 

background image

 

Sprawdzenie  linii  pierwiastkowych  -rys.3 

   roots([s(s+2)2 (s+4) + 16(s+1)]) =-0.76 ,

− ±

1

1 732

j .

,-5.25 

 

Uwaga. Mo

żna byłoby też wybrać korektor postaci  D s

k

s

z

s

z

( )

=

+

+

10

 , ale obliczenia k

ątów 

byłyby bardziej zawiłe. 

8.Dany  jest  serwomechanizm  jak  na  rysunku. 

 

Kompensator  jest I  pierwszego  rz

ędu  tj. D s

k

s

z

s

p

( )

=

+

+

 

a) Zaproponuj  kompensator  dla  nast

ępujących  danych: 

          

p

s

%

%

.

)

≤ −

20

5

1

  ,   t

  ,   e

 ( wymuszenie  liniowe

r

 

b)Wymaganie  co  do  czasu  regulacji  zmieniono  na  t r

s

1 25

.

 

Jaki  kompensator  teraz  wybrałby

ś? 

a) Niech  k G(s)=k

1

3

6

s s

s

(

)(

)

+

+

  

 

Linie  pierwiastkowe  pokazano  na  rysunku 

 

 

 

Rozwi

ązanie: 

 

background image

10 

a)Niech 

ξ

φ

=

=

0 5

16 3

.

. ),

  ( p%

 wtedy  = 60

o

.Bior

ąc s=-1+j1.73(matlab) przecięcie z linią  

pierwiastkow

ą),z  warunku  modułu  otrzymuje  się    k

G s s

=

=

1

28

( )

. , Wtedy t r

=

=

4 6

1

4 6

.

.     

co odpowiada wymaganiom (5).Natomiast  

e

K

s k G s

u

v

s

=

=

=

⋅ ⋅ ⋅

=

=

1

9

14

28

1

3 6

14

9

0

  

   ( K

v

lim

( )

)

 ,jest  

zbyt  du

że. 

Nale

ży  więc  dodać  korektor  opóźniający  ("lag"), czyli  składnik    

s

z

s

p

+

+

, gdzie p<<3. 

Niech  np. p=0.01 .Wymagane  Kv  wynosi: 

1

0 1

10

0 01

.

.

.

=

 , czyli 10 =

14

9

 

  z = 0. 0643

z

Zatem

 

D( z) = 28

s + 0.0643

s + 0.01

 

b) t r

 

  

n

Poniewaz  

  , wiec sb

=

=

=

= − +

4 6

1 25

3 08

4

0 5

4

4 3

.

.

.

.

.

.

.

ξω

ξω

ξω

ξ

n

n

Niech

j

 

Potrzebny  jest  kompensator  przy

śpieszający  tzn. z <p ,który przesunie  bieguny  w lewo 

− <

+

+



=

+

+

=

28

3

4

120

98 21

73 89

292 1

s s

s

o

o

o

(

)(

)

.

.

.  

Biegun  "p" i zero  "z"  nale

ży  wybrać  tak  aby  zachował  warunek  292.1o +< p -< z =180o 

< z - < p =112.1o 

Niech  np.z=0.6  ,czyli  < z = 116.1o .Wtedy  < p 4.0o  ,czyli  p= 100 

 

Teraz  k

s s

s

s

s

= −

+

+

+

+

(

)(

)(

)

.

3

6

100

0 6

/s

j

= − +

=

4

4 3

5160 

Sprawdzenie  Kv     lims

→ ⋅ ⋅

0 s 5160

s + o.6

s(s + 3)(s + 5)(s + 100)

=1.68<10 

  

Nale

ży  więc  dodać  jeszcze  korektor  opóźniający  

s

z o

s

p o

+

+

  .Bior

ąc  jak  w  (a)  po=0.01 

mamy10

1 68

0 01

0 06

=

=

.

.

.

zo

zo

  ,a  wi

ęc  wynik  łączny     

D z

s

s

s

s

( )

.

.

.

=

+
+

⋅ +

+

5160

0 6

100

0 06

0 01

 

Uwaga:. Przypadek  (b) mo

żna  również  rozwiązać metodą  eliminacji  biegunów  i  zer  biorąc 

D z

k

s

s

s

p

s

p

( )

(

)(

)

(

)(

)

=

+

+

+

+

3

6

1

2

 ,wtedy   

 G otw s

k

s s

p

s

p

G otw s

( )

(

)(

)

( )

=

+

+

1

1

2

  lub 

  =

1

s(s + p)2

   dla  uproszczenia 

background image

11 

− <

=

+ < =

< =

G otw

o

p

o

p

o

120

2

180

30 .                                                                    Zatem     

p=16,         

k

s s

= −

+

=

(

)

16 2

1536

 

-4+ j4 3

             D z

s

s

s

( )

(

)(

)

(

)

=

+

+

+

1536

3

6

16 2

 

                                              rys. 

 

 

 

 

Zestaw VI. Zadania domowe.

 

1.Naszkicuj  linie  pierwiastkowe  (orientacyjnie)  dla  nast

ępujących  położeń  biegunów  i  zer, 

zaznaczaj

ąc asymptoty,kąty wejścia/wyjścia. 

1. 

 

 

2.Dane jest  Gotw s

k

s

s s

s

( )

(

)(

)

=

+

+

2

1

6 2

  .Czy układ zamkni

ęty nadaje się do pracy? Uzasadnij 

na podstawie linii pierwiastkowych.Uzupełnij układ o kompensator D s

s

s

( )

= +

+

2

24

 ,który 

wykazuje silne wła

ściwości różniczkujące.Jak teraz wyglądają linie? 

background image

12 

 

3.Układ sterowania rakiet

ą ma postać jak na rysunku. 

a).Na podstawie linii pierwiastkowych uzasadnij, 

że może on pracować 

stabilnie przy doskonałych pomiarach (czujnik=1). 

b).Załó

ż następnie ,że czujnik

s

=

+

1

0 1

1

.

 (dodatkowa stała czasowa).Jak teraz wygl

ądają linie 

pierwiastkowe ?Spróbuj ponownie dla stałej czasowej czujnika wynosz

ącej 0.01 sek.Jakie 

wymagania powinien spełnia

ć czujnik w tym układzie? 

Jakie maksymalne łumienie 

ξ

 mo

żna uzyskać w przypadku (a)? 

 

r=rlocus(l,m,k); 

[k'=.01,r(:,3)-atan(Imag(r(:,3))/real(r(:,3)))*180/pi] 

4. 

Nap

ęd przewijaka taśmy magnetycznej (komputer) ma transmitancję (obiekt) 

G s

s

s

s

s

s

mm ms

A

o

( )

(

.

. )

(

)(

.

)

/

=

+

+

+

+

+







15

0 9

0 8

1

11

1

2

2

  (czas w milisekundach) 

Nale

ży wybrać sterownik zapewniający zerowy błąd ustalony pozycjonowania, czyli I lub PI,a 

zarazem taki ,który pozwoli uzyska

ć  

tn

ms

ms

czas

4

15

10

,

%(

 tr

,  p%

 narastania , czas regulacji

, przeregulowanie

,  dokladnosc 

2%).

 

W tym celu trzeba : 

a).Dla sterownika I ,tj. R s

k

s

( )

=

 wykre

ślić linie pierwiastkowe i sprawdzić czy można uczynić 

zado

ść wymaganiom. 

background image

13 

Odp.a) Nie, jedna para pierwiastków ma I>R, czyli mo

że spowodować p% >10% 

 

 

 

b).Powtórzy

ć to samo dla sterownika PI, 

.

k

s

s

+ α

, a nast

ępnie dobrać k,

a

  . Jaka b

ędzie wartość 

stałej uchybu Kv  

w wynikowym układzie? Wskazówka : rozpocz

ąć od 

α

α

=

1  (ewent.  

= 0.5) 

 

 Zero 

α

 bliskie pocz

ątku układu "ściąga" linie na dół. 

 

5. Zaprojektowa

ć regulator R(s), który spełni następujące wymagania :(1) błąd ustalony 

odpowiedzi na skokowe zakłócenie z(t)=1(t) nie przekraczaj

ący 4/5, (2) współczynnik tłumienia  

ξ =

=

0 707

4 3

.

. ).

   ( p%

Korzystaj

ąc 

 z metody linii pierwiastkowych nale

ży: 

a). wykaza

ć, że regulator P nie będzie odpowiedni, 

b).wykaza

ć, że regulator PD jest odpowiedni i określić jego nastawy. 

Odp:(b) PD⇒ k s

(

)

+ α

 ,k=2.58, 

α =

1 6

.  

 

6.  Regulator  P  steruje  obiektem  z  opó

źnieniem  (rys.)  wyznaczyć  linie  pierwiastkowe  dla 

k

∈ −∞ ∞

(

, )

 stosuj

ąc aproksymację Pade  II rzędu 

 

 

background image

14 

7. 

Serwomechanizm  ma  posta

ć jak na rysunku. Dla każdego z wariantów projektowania podaj 

wykresy linii pierwiastkowych i zaznacz wybrane bieguny układu zamkni

ętego(s )  

a). Kompensator przy

śpieszający ("lead") 

H(s)=1,  D s

k

a

z

s

p

( )

=

+

+

   ,   gdzie  p

6z  

Dane projektowania: p

t r

s

%

% ,

.

<

<

25

0 55     (przyj

ąć  np.  p

t r

s

%

. % ,

.

)

=

=

16 3

0 4 .Ile wynosi 

wtedy Kv? (stała uchybowa) 

 

Odp.    s

j

= − +

10

10 3   ( = 60o   Warunek  p

6z

φ

).

    wymaga  wyboru  odpowiedniego 

"z"(dostatecznie du

żego); biorąc np. z=19 otrzymuje się p=60.5 oraz  k=30612.Wtedy Kv=10.6 

 

b).Sprz

ężenie pozycyjne i tachometryczne 

H(s)=1,D(s)=k .Dane jak wy

żej .Wskazówka:KT dobrać z warunku fazy jak w korektorze "lead". 

Odp.s j.w.   KT=0.039  k=12340   Kv=22.4 Układ  (b) jest korzystniejszy niż (?a) ze względu na 

wi

ększe  Kv(mniejszy uchyb). 

 

c)Kompensator  opó

źniający ("lag") 

H(s) =1   D s

k

s

zo

s

po

( )

,

=

+

+

=

  gdzie  zo 1 (15-razy mniej niż pierwszy biegun) 

Dane: p%

% ,

.

.

<

=

25

0 01

  eu

Uwaga : W (a) było eu=0.094 a w (b)  eu=0.044 

Wskazówka: Najpierw zaprojektowa

ć układ bez korektora obliczając k. Określić Kv(bez 

kor.).Potem dobra

ć po ,tak aby Kv(z kor.)=

1

100

eu

=

 

Odp. p

k

Kv bez

zo

po

po

%

.

,

(

. ,

.

=

→ =

=

=

=

16 3

4677

4677

550

8 5

4677

550

100

0 85

 kor.) =

  

 

 

background image

15 

8. Dane jest Gotw s

k

s

z

s

p

s

s

( )

(

) (

)

=

+

+

+

+

1

2 2

4

.Wybra

ć k, z, p, aby biegun układu zamkniętego 

znajdował si

ę w s = -2+j3(czemu odpowiada  

ξ

ω

=

=

0 89

2 236

2 3

0 2

.

,

.

,

. ,

. % )

   

  czyli tr

  p%

n

.Dla uproszczenia przyj

ąć z=2 

Odp. k=58.5   p=6.5 ("lead") 

 

9. Zaprojektowa

ć  D(s) dla układu podanego na rysunku, tak aby: 

(1) p

k kryt

%

,

.

<

20

1

    (2)   t n

 sek ,    (3)   k 

1

5

(5-krotny  zapas  wzmocnienia  w  stosunku  do 

granicy stabilno

ści). 

       przyj

ąć: 

t

p

n

n

n

=

=

→ =




18

2

16 3

0 5

.

.

.

%

ω

ω

ξ

 

Odp: D s

k

s

b

s

a

np b

( )

.

;

=

+

+

=

1   wtedy   k = 24,  a = 4 

10. 

Dany  jest  układ  z  regulatorem    PI  (rys.)Dobra

ć 

α

  tak,  aby  przeregulowanie  wynosiło 

10%(

. ).

ξ =

0 6 Jak wygl

ąda odpowiedż skokowa?  (MATLAB) 

 

 

Odp.   

α ≅

10  

 

11. 

Serwomechanizm  robota  przemysłowego  ma  schemat  jak  na  rysunku.Dla  jakiego  k  przebiegi 

maj

ą  charakter  aperiodyczny  krytyczny?  Jak  oszacujesz  wtedy  tr?Dobierz 

α

  tak,  aby  tr  było 

równe o.25s. 

background image

16 

 

Odp. 

 

sb= -3

α

,  

k

t r

=

= −

=

=

→ =

27

4

3

4

4 6

0 75

6 13

24 5

α

α

α

α

α

,   snajbl.

.

.

.

.   

12. Czas TI regulatora PI wybrano metodą eliminacji stałej czasowej, tj.TI=T.Dobrać kp tak aby 

przeregulowanie było mniejsze ni

ż 20%. Ile wyniesie czasregulacji. 

Wskazówka: Dokona

ć normalizacji czasu s'=sT 

 

Odp.

   k=0.32,  t r

T

=

=

4 6

0 2

23

.

.

 

 
13.  Do  sterowania  obiektem  inercyjnym  z  opó

źnieniem 

zastowano  regulator  PI:  k

s

s

(

)

+

1

2

,  eliminuj

ęc stałą czasową. 

Oblicz  k  daj

ące  przeregulowanie  mniejsze  niż  20%.  Jeżeli 

uchyb ustalony e

u

 wyst

ąpi dla wymuszenia liniowego? 

 

Wskazówka: Zastosuj aproksymacj

ę Pade' II rzędu. 

 
14.  Rami

ę robota skierowanego ku górze jest sterowane 

przez regulator PID (rys.), o transmitancji k

s

s

s

(

)(

)

+

+

α

β

Dobierz , ,

α β

 tak, aby przebiegi były aperiodyczne 

krytyczne, a czas regulacji wynosił 0.25s Dokonaj eliminacji 
stałej czasowej (

α =

1)  

 

15. Regulator PID: k

s

s

(

)

+

1

2

 steruje oscylatorem 

1

1

2

s

+

. Dla jakiego k przebiegi b

ędą 

aperiodyczne krytyczne? Jak zmieni si

ę czas regulacji, jeśli transmitancją regulatora będzie 

k

s

s

(

)

+ α

2

?.   

 

 

 

background image

17