ANÁLISIS TEMPORAL. Conceptos generales. Dolores Blanco, Ramón Barber, María Malfaz y Miguel Ángel Salichs

Transcripción

1 ANÁLISIS TEMPORAL Concepto generale 1. Régimen tranitorio y permanente. 2. Señale normalizada de entrada. 3. Repueta a ecalón de itema de tiempo continuo. 4. Relación entre la repueta temporal y la ituación de lo polo. 5. Sitema equivalente de orden reducido.

2 Bibliografía Ogata, K., "Ingeniería de control moderna", Ed. Prentice-Hall. Capítulo 5 Dorf, R.C., "Sitema moderno de control", Ed. Addion-Weley. Capítulo Kuo, B.C.,"Sitema de control automático", Ed. Prentice Hall. Capítulo 7 F. Matía y A. Jiménez, Teoría de Sitema, Sección de Publicacione Univeridad Politécnica de Madrid Capítulo 5

3 INTRODUCCIÓN Qué e perigue con el análii temporal? Análii de la etabilidad. Análii del régimen permanente. Análii dinámico, caracterización de la repueta temporal.

4 INTRODUCCIÓN u(t) U() y(t) G() 1 yt () = L [ GU ( ) ( ) ] Y() Y( ) = GU ( ) ( ) yt () = gt () ut () 2 S te p R e p o n e. 7 S te p R e p o n e Amplitude Amplitude T im e ( e c ) u(t) y( t) = y ( t) + y ( t) rt lim y ( t) = t rt y ( t) = lim y( t) rp Sitema Continuo t. 1 rp T im e ( e c ) y(t)

5 INTRODUCCIÓN Concepto de análii temporal Etabilidad: i ante una entrada acotada, la alida e acotada. Repueta tranitoria: ante un cambio a la entrada del itema, preenta un etapa tranitoria ante de alcanzar el equilibrio. (rapidez, ocilacione) Preciión en régimen permanente: un itema no iempre e capaz de eguir a la entrada en régimen permanente. (Error)

6 INTRODUCCIÓN Concepto de análii temporal u(t) U() G() y(t) Y() yt () = gt () ut () Y( ) = G( U ) ( ) yt () = L G( U ) ( ) 1 [ ]

7 SEÑALES NORMALIZADAS Impulo δ(t) u( t) = δ( t) U( ) = 1 Ecalón t < u( t) = u ( t) = U( ) = 1 t > Rampa u ( t) = tu ( t) U ( ) = t

8 RESPUESTA A ESCALÓN Si conideramo como entrada un ecalón unitario: u(t) u(t) U() Y( ) = U( G ) ( ) = yt () = L 1 t G() G ( ) = G ( ) t U( ) = La repueta del itema ante eta entrada erá: y(t) Y() g( τ) dτ 1

9 RESPUESTA A ESCALÓN u(t) U() G() y(t) Y() Y( ) = U( ) G( ) = y( t) = L 1 G ( ) = G( ) t g( τ) d τ Si σ i on lo polo reale de G() y α i ±jβ i lo imaginario (polo no múltiple), entonce G ( ) = 2 2 ( ) G( ) N( ) Y( ) = = ( σ) ( α) + β N ( ) ( α ) + β ( σ ) i i i ( 2 2 ) i i i

10 RESPUESTA A ESCALÓN u(t) U() G() y(t) Y() G () A B C + D Y() = = + + σ α + β i i i 2 2 i ( i) i = = y t L Y A Be Ee en t t 1 σit αit () ( ( )) i i ( βi ϕi) = + i + i i + i σit αit y( t) G() Be Ee en( β t ϕ ) t

11 RESPUESTA A ESCALÓN G ( ) G( ) = Y ( ) Y ( ) Y( ) 2 2 ( ) G( ) N ( ) = = = ( σ ) ( α ) + β N ( ) ( α ) + β ( σ ) i i i A B C + D = j j = = ( 3)( )( 1 2 ) Y ( ) 2 2 ( ) i i i ( 3 )( 2 5 ) ( 3 )[( 1) 2 ] = = + + i i i 2 2 σ i ( αi) βi = ( 3 ) [( 1) 2 ]

12 Recordar u () t 1 t > = t < 1 αt e u () t 1 + α e αt en( ωt) u () t ω 2 2 (( α) ω ) + +

13 RESPUESTA A ESCALÓN Y ( ) = ( 3) [( 1) 2 ] = = yt L Y A Be Ee en t t 1 σit αit () ( ( )) i i ( βi ϕi) yt 3 () = 2 + e t + een t (2) t t

14 RESPUESTA A ESCALÓN σ it α it y( t) = G () + B e + E e en( β t + ϕ ) t Término B ie σ i t i i i i e x p ( - a * t ) σ > σ < α Término E e it en( β t + ϕ ) i i i

15 RELACIÓN ENTRE LA SITUACIÓN DE LOS POLOS Y LA RESPUESTA TEMPORAL Etabilidad: Un itema e etable i exhibe una repueta acotada para toda entrada acotada. La repueta a ecalón debe tener un valor fijo y finito. Polo en emiplano negativo Ganancia etática. Régimen permanente G() y ( t) = lim y( t) = A rp t G( ) lim y( t) = lim = G() t

16 RELACIÓN ENTRE LA SITUACIÓN DE LOS POLOS Y LA RESPUESTA TEMPORAL Rapidez Ditancia de polo al eje imaginario σ it e, e α i t e ( t = 1) = e 2t 2 e ( t = 1) = e 2t 2 Ocilacione Polo imaginario, α i ±jβ (α i =) ±j β Een( βt + ϕ ) i i i

17 Concepto de polo dominante Lo polo ituado en el emiplano negativo originan repueta que e atenúan tanto má rápidamente cuanto má alejado etén del eje imaginario. e 2t e 1 t Polo() dominante: polo má cercano al eje imaginario. t Dominante

18 SISTEMA EQUIVALENTE DE ORDEN REDUCIDO Cancelación de raíce no dominante A B A<<B 6 A B

19 SISTEMA EQUIVALENTE DE ORDEN REDUCIDO Cancelación de pare polo/cero A B A<<B 6 A B El itema equivalente debe mantener la Ganancia etática

20 SISTEMA EQUIVALENTE DE ORDEN REDUCIDO Ejemplo Cancelación de raíce no dominante ( + 1) G( ) = < 1 ( + 2)( + 1.5)( + 1) G( ) = ( + 1).3 ( + 2)( + 1.5) Cancelación de pare polo/cero ( + 6) G( ) = 2 ( + 2)( + 6.5)( + 1) 6.5 < 6.25 G( ) 1 = 1.84 ( + 2)( + 1)

21 Polo y cero adicionale Polo adicionale: La adición de un polo a un itema hace que el pico e produzca má tarde y ea de menor cuantía. El itema e hace má lento. Polo adicionale: La adición de un cero a un itema hace que el pico e produzca ante y ea de mayor cuantía. El itema e hace má rápido. Eto efecto e aprecian má cuanto má cercano e encuentre la raíz del eje imaginario