ÿþW y m a g a n i a s t a w i a n e u k Ba d o m
1
a u t o m a t y k i
W z a s t o s o w a n i a c h p r a k t y c z n y c h u k Ba d o m
a u t o m a t y k i s t a w i a n e s w y m a g a n i a :
- z a p e w n i e n i a o d p o w i e d n i e g o z a p a s u
s t a b i l n o [c i ,
- o s i g n i c i a w Ba [c i w e j j a k o [c i r e g u l a c j i w
s t a n a c h p r z e j [c i o w y c h ,
- n i e p r z e k r o c z e n i a d o p u s z c z a l n e g o
u c h y b u u s t a l o n e g o .
2
D o a n a l i z y s t a b i l n o [c i l i n i o w y c h u k Ba d ó w a u t o m a t y k i
w y k o r z y s t u j e s i :
Øðk r y t e r i u m a n a l i t y c z n e H u r w i t z a ,
Øðk r y t e r i u m g r a f i c z n e N y q u i s t a .
D o o c e n y j a k o [c i r e g u l a c j i w s t a n i e p r z e j [c i o w y m
s t o s u j e s i :
Øðp a r a m e t r y o d p o w i e d z i s k o k o w e j ,
Øðw s k a zn i k r e g u l a c j i ,
Øðk r y t e r i a c a Bk o w e .
D o o k r e [l e n i a u c h y b u u s t a l o n e g o r e g u l a c j i s Bu |y
t w i e r d z e n i e o w a r t o [c i k o Dc o w e j p r z e k s z t a Bc e n i a
L a p l a c e a .
3
Z A P A S S T A B I L N O ZC I
S t a b i l n o [ j e s t j e d n y m z p o d s t a w o w y c h p o j t e o r i i
s t e r o w a n i a , w y r a |a j c y m w Ba s n o [ p o z o s t a w a n i a
r o z w i z a D r ó w n a D r ó |n i c z k o w y c h o p i s u j c y c h u k Ba d
d y n a m i c z n y w o d p o w i e d n i o o k r e [l o n y m o b s z a r z e
o g r a n i c z o n y m .
U k Ba d s t e r o w a n i a j e s t s t a b i l n y , j e |e l i p o w y t r c e n i u z e
s t a n u r ó w n o w a g i s a m w r a c a d o s t a n u p o p r z e d n i e g o .
P o j c i e t o o d n o s i s i z a r ó w n o d o z a m k n i t y c h j a k i
o t w a r t y c h l i n i o w y c h u k Ba d ó w s t e r o w a n i a .
O s t a b i l n o [c i u k Ba d u s t e r o w a n i a m o |n a w n i o s k o w a n a
p o d s t a w i e r ó w n a n i a r ó |n i c z k o w e g o , o p i s u j c e g o
z w i z e k m i d z y w i e l k o [c i w y j [c i o w y ( t ) a w e j [c i o w
x ( t ) .
4
n m
y
( a l d l ) =ð ( b k d k x )
åð åð
l k
d t d t
l =ð 0 k =ð 0
D o k o n u j c p r z e k s z t a Bc e n i a L a p l a c e ' a r ó w n a n i a
r ó |n i c z k o w e g o m o |n a w y z n a c z y t r a n s f o r m a t
o d p o w i e d z i u k Ba d u Y ( s ) w p o s t a c i :
m
b k s k
åð
L ( s )
k =ð 0
Y ( s ) =ð G ( s ) X ( s ) =ð X ( s ) =ð X ( s )
n
M ( s )
a l s l
åð
l =ð 0
W i e l o m i a n M ( s ) w m i a n o w n i k u t r a n s m i t a n c j i G ( s )
o k r e [l a w Ba [c i w o [c i d y n a m i c z n e t e g o u k Ba d u i n a z y w a
s i w i e l o m i a n e m c h a r a k t e r y s t y c z n y m .
5
R o z w i z a n i e r ó w n a n i a r ó |n i c z k o w e g o , s t a n o w i c e
o d p o w i e d z u k Ba d u s t e r o w a n i a , j e s t s u m s k Ba d o w e j
w y m u s z o n e j y w ( t ) i s k Ba d o w e j p r z e j [c i o w e j y p ( t ) :
y ( t ) = y w ( t ) + y p ( t )
S k Ba d o w a w y m u s z o n a j e s t o k r e [l o n a p r z e z p a r a m e t r y
u k Ba d u o r a z p r z e b i e g w y m u s z e n i a i n i e m u s i b y
b r a n a p o d u w a g p r z y b a d a n i u s t a b i l n o [c i u k Ba d u .
O t y m c z y u k Ba d n a d |a z a z m i a n a m i w i e l k o [c i
s t e r u j c e j , d e c y d u j e p r z e b i e g s k Ba d o w e j p r z e j [c i o w e j ,
z a l e |n y o d w Ba [c i w o [c i d y n a m i c z n y c h u k Ba d u .
B a d a n i e s t a b i l n o [c i u k Ba d u s t e r o w a n i a m o |n a z a t e m
o g r a n i c z y d o a n a l i z y s k Ba d o w e j p r z e j [c i o w e j , k t ó r a
j e s t r o z w i z a n i e m j e d n o r o d n e g o r ó w n a n i a
r ó |n i c z k o w e g o b a d a n e g o u k Ba d u .
6
P r z e b i e g s k Ba d o w e j p r z e j [c i o w e j j e s t o k r e [l o n y p r z e z
r ó w n a n i e c h a r a k t e r y s t y c z n e , k t ó r e o t r z y m u j e s i
p o p r z e z p r z y r ó w n a n i e w i e l o m i a n u c h a r a k t e r y s t y c z n e g o
d o z e r a :
M ( s ) = a n s n + a n - 1 s n - 1 + . . . + a 1 s + a o = 0
J e |e l i p i e r w i a s t k i r ó w n a n i a c h a r a k t e r y s t y c z n e g o s i s
j e d n o k r o t n e , t o s k Ba d o w a p r z e j [c i o w a w y r a |a s i
k o m b i n a c j l i n i o w f u n k c j i w y k Ba d n i c z y c h :
n
s i t
y p ( t ) =ð c i e
åð
i =ð 0
N a p r z e b i e g s k Ba d o w e j p r z e j [c i o w e j i s t a b i l n o [ u k Ba d u
s t e r o w a n i a m a w p By w p o Bo |e n i e p i e r w i a s t k ó w r ó w n a n i a
c h a r a k t e r y s t y c z n e g o s i n a p Ba s z c z y zn i e z m i e n n e j
z e s p o l o n e j .
7
P i e r w i a s t k i r z e c z y w i s t e
s 1 =ð -ð að
-ð að t
y p ( t ) =ð c 1 e ®ð 0 p r z y t ®ð ¥ð
s 1 =ð að
að t
y p ( t ) =ð c 1 e ®ð ¥ð p r z y t ®ð ¥ð
s 1 =ð 0
0 ×ðt
y p ( t ) =ð c 1 e =ð c 1
8
P i e r w i a s t k i z e s p o l o n e
s 1 , 2 =ð -ð að ±ð j wð
( -ð að +ð j wð ) t ( -ð að -ð j wð ) t
y p ( t ) =ð c 1 e +ð c e =ð
2
-ð að t
c e c o s ( wð t +ð jð )
s 1 , 2 =ð að ±ð j wð
( að +ð j wð ) t ( að -ð j wð ) t
y p ( t ) =ð c 1 e +ð c e =ð
2
að t
c e c o s ( wð t +ð jð )
s 1 , 2 =ð ±ð j wð
j wð t -ð j wð t
y p ( t ) =ð c 1 e +ð c e =ð
2
c c o s ( wð t +ð jð )
9
A b y p r o c e s y p r z e j [c i o w e z a n i k a By , c z y l i |e b y b a d a n y
u k Ba d b y B s t a b i l n y , w s z y s t k i e p i e r w i a s t k i r z e c z y w i s t e
m u s z b y u j e m n e , a z e s p o l o n e m i e u j e m n c z [
r z e c z y w i s t .
J e |e l i c h o c i a |b y j e d e n z p i e r w i a s t k ó w r ó w n a n i a
c h a r a k t e r y s t y c z n e g o m a d o d a t n i c z [ r z e c z y w i s t , t o
u k Ba d s t e r o w a n i a j e s t n i e s t a b i l n y .
W p r z y p a d k u , w k t ó r y m i s t n i e j p i e r w i a s t k i
j e d n o k r o t n e o c z [c i r z e c z y w i s t e j r ó w n e j z e r u , u k Ba d
z n a j d u j e s i n a g r a n i c y s t a b i l n o [c i .
P r z y c z y m d l a p i e r w i a s t k ó w r z e c z y w i s t y c h o d p o w i e d z
j e s t a p e r i o d y c z n a , a d l a p i e r w i a s t k ó w z e s p o l o n y c h
o d p o w i e d z u k Ba d u m a c h a r a k t e r o s c y l a c y j n y .
K o n i e c z n y m i d o s t a t e c z n y m w a r u n k i e m s t a b i l n o [c i
a s y m p t o t y c z n e j ( u k Ba d w r a c a d o p o p r z e d n i e g o
s t a n u u s t a l o n e g o ) j e s t a b y : R e ( s i ) <