Profesora Anna Patete, Dr. M.Sc. Ing. Escuela de Ingeniería de Sistemas. Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela.

Documentos relacionados
Profesora Anna Patete, Dr. M.Sc. Ing. Escuela de Ingeniería de Sistemas. Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela.

ANEXO A LA PRÁCTICA CARGA Y DESCARGA DE UN CAPACITOR EN UN CIRCUITO RC

Circuitos eléctricos paralelos RLC en Corriente Alterna

Práctica 2: Análisis en el tiempo de circuitos RL y RC

Resolviendo la Ecuación Diferencial de 1 er Orden

Introducción a la Representación en Variable de

CIRCUITO RLC ESTADO TRANSITORIO

Tema 3. Circuitos capacitivos

i D 0,7 1 V D [V] 3. Un puente rectificador de onda completa con una entrada senoidal de 120 V RMS tiene una resistencia de carga de 1 kω.

Circuitos para observar la descarga y carga de un capacitor.

Laboratorio 1 (II parte) Circuitos de Compuertas Lógicas y sus características eléctricas

Laboratorio 3 Circuitos de Compuertas Lógicas y sus características eléctricas

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Tema 2. Modelos matemáticos de los sistemas físicos

Medición del tiempo de alza y de estabilización.

Curvas de descarga de un condensador

Aislante. Coulomb voltio

6.002 CIRCUITOS Y. Diodos y circuitos conversores de potencia ELECTRÓNICA Otoño 2000 Clase 24

Convolución. Dr. Luis Javier Morales Mendoza Procesamiento Analógico de Señales FIEC - UV

REGULADORES EN MODO DE CONMUTACION

Ejemplo. Consideremos el sistema de retraso unitario dado por

Tema 3: Análisis de sistemas realimentados

1.10 Aplicaciones de las ecuaciones diferenciales de primer orden

Teoría de Circuitos: circuitos RLC

6.6 Aplicaciones 403 } { 10 si t < 2 0 si t Œ; 2/ ; con x.0/ D x 0.0/ D 0: 10e. 5e 2s s.s 2 C 2s C 5/ 5e s s.s 2 C 2s C 5/ : D 12.s C 1/ 2 C 4.

GUÍA Nº 5 CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Capítulo 4: Caracterización de la planta

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE MATMÁTICA

Modelado de Sistemas Dinámicos

El Transistor como Ampli cador

COMPORTAMIENTO DE LOS CIRCUITOS RC ANTE UNA SEÑAL SINUSOIDAL. Estudiemos el comportamiento estacionario ante una excitación sinusoidal.

PRÁCTICA 5. Carga y descarga del condensador

En la Sección III Usted debe justificar todas sus respuestas con claridad en el espacio en blanco.

CONTROL BÁSICO. Sistemas de Control Realimentados. Reguladores o Controladores. Facultad de Ingeniería - UNER. Asignaturas: Control Básico 1

Aula Virtual Análisis de Circuitos D.C. Facultad Tecnológica Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

MODELADO CON ECUACIONES DIFERENCIALES DE ORDEN SUPERIOR

ESQUEMA DE DESARROLLO

Capítulo 1 Transformador con Cambiador de Tomas

I. E. S. ATENEA. SAN SEBASTIÁN DE LOS REYES EXAMEN PARCIAL. SEGUNDA EVALUACIÓN. ÁLGEBRA MATERIA: MATEMÁTICAS II OPCIÓN A

Ejercicios de Ecuaciones Diferenciales con Matlab: Ecuaciones diferenciales de primer orden

1. Modelos matemáticos ISAAC NEWTON ( ) GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ ( )

TEMA I RESPUESTA TEMPORAL. TRANSITORIOS Introducción La respuesta completa de una red lineal.

Física General 1 Proyecto PMME - Curso 2007 Instituto de Física Facultad de Ingeniería UdelaR

Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

Respuesta A.C. del BJT 1/10

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

CORRIENTE ELÉCTRICA ANÁLISIS GRÁFICO EN EL TIEMPO

U R U L. Figura 4.1 Agrupamiento de impedancias en serie. La impedancia de un circuito serie está dada por la siguiente expresión: 1 L.

TEMA I: RESPUESTA TEMPORAL DE LOS CIRCUITOS LINEALES. x(t) < y(t) <

A.- Sistema electromagnético básico: Circuito R L C.

Material sobre Diagramas de Fase

SISTEMAS DE NIVEL DE LÍQUIDO

Aula Virtual Análisis de Circuitos D.C. Facultad Tecnológica Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Señales de Potencia,Energía y Orden Superior

Múltiples representaciones de una señal eléctrica trifásica

Electrónica Digital. Universidad de Alcalá (19/06/2012)

IDENTIFICACIÓN EN LÍNEA DE LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE UNA MÁQUINA SÍNCRONA

En esta práctica vamos a analizar el comportamiento del diodo obteniendo la curva característica tensión-intensidad.

Bibliografía: Ogata. Ingeniería de Control Moderna (cap. 3)

Correlación. Dr. Luis Javier Morales Mendoza Procesamiento Analógico de Señales FIEC - UV

Sistemas Físicos. Sistemas Físicos. Sistemas Eléctricos. Sistemas Eléctricos. Dependiendo de los elementos del sistema, los podemos clasificar en:

TEMA 16. CONVERTIDORES CC/AC.

Por ejemplo, la línea que deberemos escribir para definir la forma de onda de la figura, para una frecuencia de 50Hz, es:

Usar RCtime para medir la resistencia.

Señales eléctricas y funcionamiento de los aparatos de medida de dichas señales

FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA. José Francisco Gómez González Benjamín González Díaz María de la Peña Fabiani Bendicho Ernesto Pereda de Pablo

Tema 5. Circuitos de corriente continua y alterna

Prácticas de Tecnología de Fluidos y Calor (Departamento de Física Aplicada I - E.U.P. Universidad de Sevilla)

i = dq dt La relación entre la diferencia de potencial de las armaduras del condensador y su capacidad es V a V b =V ab = q C V c =V bc

Dinamica Curso de Verano 2005 Cinetica: Ecuaciones de Impulso y Momentum

Laboratorio Física II Práctica Nº 4 LEYES DE KIRCHHOFF

Cuando la integral (1) converge, el resultado es una función de s. La transformada de Laplace se puede escribir también como F(s).

TRABAJO PRÁCTICO N 1 Introducción al Control de Procesos

CAPÍTULO 5. INTEGRACIÓN DE FUNCIONES TRIGONOMÉTRICAS 5.1. Introducción 5.2. Cambios de variable 5.3. Transformación en sumas 5.4. Problemas resueltos

Aplicaciones del Ampli cador Operacional

Algunas Aplicaciones de Sistemas de Ecuaciones Lineales

V () t que es la diferencia de potencial entre la placa positiva y la negativa del

Resumen. Palabras Claves: Fuentes de alimentación conmutada, Distorsión Armónica, Eficiencia, Software Simulink. Abstract

Solución de la ecuación homogénea

Soluciones a los ejercicios propuestos Unidad 3. Ecuaciones, inecuaciones y sistemas Matemáticas aplicadas a las Ciencias Sociales

CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE

CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN. Mg. Amancio R. Rojas Flores

Fuente de alimentación con regulador conmutado

5. Métodos de integración y aplicaciones de la integral denida 5.5 Fracciones parciales. Métodos de Integración. Método de Euler

Dispositivos semiconductores

Fuentes de Alimentación No Lineales o Reguladores de Conmutación

Fuente de alimentación con regulador conmutado

Montaje. Vista frontal. Power Bus

TEMA 5. EL TIRISTOR. INTRODUCCIÓN. Estructura Básica del SCR Ánodo

Análisis de la carga de una batería por una corriente continua pulsante

Autómata Finito de 4 Estados y una Variables de Entrada.

Módulo Controlador PID en Tiempo Discreto con Interfaz Visual para Configuración de Ganancias

Aula Virtual Análisis de Circuitos D.C. Facultad Tecnológica Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Sistemas lineales con ruido blanco

TABLA DE ADAPTACIÓN GRADO EN INGENIERÍA DE COMPUTADORES (G59) INGENIERO TÉCNICO EN INFORMÁTICA DE GESTIÓN (58) 6 T B 6 T B

MODELADO DE SISTEMAS

EMTP = Electromagnetic Transients Program

Análisis del circuito formado por un generador de alterna rectificado con un puente de diodos, conectado a una batería a través de una resistencia

Ejercicios resueltos de tecnología electrónica.

Capítulo 5 Sistemas lineales de segundo orden

Transcripción:

Modelado de Sisemas Físicos Profesora Anna Paee, Dr. M.Sc. Ing. Deparameno de Sisemas de Conrol. Escuela de Ingeniería de Sisemas., Mérida, Venezuela. Correo elecrónico: apaee@ula.ve Página web: hp://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/apaee/ Prof. Anna Paee 1

Modelado de Sisemas Físicos Unidad II: Modelado de sisemas mecánicos y elecromecánicos. Tema 1. (Pare elécrica) Componenes básicos deuncircuio i elécrico. Ley de Ohm. Leyes de Kirchhoff. Modelos maemáicos de sisemas elécricos. Prof. Anna Paee 2

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Las variables de inerés en el análisis de circuios son los volajes y las corrienes en diferenes punos a los largo del circuio. Méodo de Nodos: consise en obener las ecuaciones maemáicas que represenan la dinámica del circuio aplicando la Ley de Nodos de Kirchhoff a cada nodo del circuio. Prof. Anna Paee 3

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Considere el circuio de la figura, donde e es la enrada al circuio (fuene de alimenación de volaje) y se desea medir (salida del sisema) el volaje en el capacior. Suponga además que para odo < 0 el inerrupor esá abiero (por lo ano no hay flujo de corriene en el circuio) y para 0 esá cerrado. El condensador no esá cargado inicialmene, así V C (0) = 0. V e V e Prof. Anna Paee 4

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Nodo A: i () i () i () = 0 (1) 1 2 3 Sabemos que: 1 dvc = + () V i = C C() i3 () d VC(0), C () 3 0 d Ve() VA() VR 1() = R1i1(), Ve() VA() = R1i1(), i1 () = R1 V A VR 2() = R2i2(), VA () 0 = R2i2(), 2() () i = R Susiuyendo las corrienes en (1) Ve() VA() VA() dvc() C = 0 R R d 1 2 2 Prof. Anna Paee 5

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Necesiamos hallar el modelo en función de V y V e C que son las variables de enrada y salida respecivamene Sabemos que: V R i R3() = 3 3(), A C 3 3 V () V () = dv R i (), C () () () VA = VC + RC 3 d Enonces: dvc() dvc() Ve() VC() RC 3 VC() + RC 3 d d C () C dv = 0 R R d 1 2 Ve() VC() RC 3 dvc() VC() RC 3 dvc() dvc() C = R R R d R R d d 1 1 1 2 2 0 Prof. Anna Paee 6

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Llamamos, RC 3 RC 3 dvc () 1 1 Ve () + + C + VC () + = 0 R1 R2 d R1 R2 R1 V () y () C V () u() e = Variable de salida = Variable de enrada RC RC 1 1 1 3 3 + + C y () + + y () = u () R1 R2 R1 R2 R1 o 1 1 1 + R R R y = y + u RC RC RC RC 3 3 3 3 + + C + + C R1 R2 R1 R2 1 2 1 () () () Prof. Anna Paee 7

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Podemos escribir el sisema en su represenación inerna (variables de esado). Podemos llamar a y () = x () Variable de esado que es medida (así ambién es la salida) x ( ) = Ax( ) + Bu( ) 1 1 + R1 R2 y ( ) = Cx( ) + Du( ) a = RC 3 RC 3 C x () = ax () + bu (), x(0) = 0 + + R1 R2 y () = x () 1 R1 b = RC 3 RC 3 + + C R1 R2 Prof. Anna Paee 8

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Análisis del sisema: Es un sisema de primer orden. Es decir, la EDO es de orden 1. Así n = 1 Sí analizamos el circuio, ese primer orden surge de la presencia del condensador en el circuio. Sí el circuio i esuviese compueso solamene de resisencias, i enonces el sisema sería de orden cero (sin érminos derivaivos o inegrales, sería una ecuación algebraica). El numero de condensadores e inducancias en un circuio deermina el orden del sisema. Prof. Anna Paee 9

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Simulaciones: Sisema de primer orden dinámica sobreamoriguada R = 1 Ω, R = 2 Ω, R = 3 Ω, 1 2, 3 C = 0.01 f, V ( ) = 1v e R = 3 Ω, R = 2 Ω, R = 1 Ω, 1 2, 3 C = 0.01 f, V ( ) = 1v e Prof. Anna Paee 10

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Méodo de Mallas: consise en idenificar las corrienes incógnias (suponiendo arbirariamene la dirección de las corrienes alrededor de las mallas). Para obener el modelo se hace uso de la Ley de Mallas de Kirchhoff. Dado el circuio de la figura, suponga que el inerrupor esá abiero para y cerrado para 0 Se desea medir la corriene i (). < 0 V e Prof. Anna Paee 11

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Asumimos la dirección de la corriene según las agujas del reloj. Aplicamos la Ley de Mallas: V () V () V () = 0 e L R di() Ve () L Ri() = 0 d Como i () es lavariable ibl que se desea medir, enonces: i () = y () Así podemos llamar a la variable de enrada: Ve () = u() u () Ly () Ry () = 0 R 1 y () = y () + u () L L Prof. Anna Paee 12

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Represenación Inerna: Como i () = y () es la única variable, enonces i () = y () = x () x ( ) = y( ) = Ax( ) + Cx( ) + Bu( ) Du( ) R 1 x () = x () u (), x(0) 0 L + L = y () = x () Prof. Anna Paee 13

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Simulaciones: Sisema de primer orden R= 2 Ω, L= 001 0.01 H, V () 1 e = v dinámica sobreamoriguada R= 10 Ω, L= 0.01 H, V () 1 e = v Prof. Anna Paee 14

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Considere el circuio de la figura. La variable medida es el volaje enel condensador. Las condiciones iniciales son nulas. Ve C Aplicando Ley de Mallas: V () V () V () V () = 0 e R L C di() 1 Ve () Ri () L i () d 0 d C = 0 Prof. Anna Paee 15

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Sabemos que: 1 y () = VC () = i () d C 0 Así: i () = CV () C V () = LCV () + RCV () + V () e C C C 1 1 V C() + R V C() + VC() = Ve() L LC LC Lamamos: V () = y () Variable de salida ld C V () = u() e Variable de enrada Prof. Anna Paee 16

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos 1 1 y () + R y () + y () = u () L LC LC o 1 1 y () = R y () y () + u () L LC LC Análisis del sisema: Debido a la presencia de un condensador y un inducor, el sisema resulane es de segundo orden, n = 2. La dinámica puede se sobreamoriguada o subamoriguada, eso dependerá de los valores de RLC,,. Prof. Anna Paee 17

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Represenación Inerna: Defino las variables de esado (cambio de variable): x1 () = Vc () x () = x () = V () 2 1 c Por loano,lal EDO del modelo del sisema se puedeescribir como: 1 1 y () = R y () y () u () + EDO de segundo orden L LC LC x 1() = x2() 1 1 x2 () = R x2 () x1 () + u () L LC LC DosEDO de primer orden Prof. Anna Paee 18

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Represenación Inerna: x ( ) = Ax ( ) + Bu ( ) y( ) = Cx( ) + Du( ) x 1() = x2() R 1 1 x 2() = x2() x1() + u() L LC LC y () = x 1 () x 0 1 0 x () x () = = + u 1 1 () 1 R 1 (), x2() x2() LC L LC [ ] x () 1 = x2() y () 1 0 Prof. Anna Paee 19

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Simulaciones: Sisema de segundo orden R= 10 Ω, L= 0.01 H, C = 0.01 f, V ( ) = 1v e dinámica sobreamoriguada o subamoriguada R= 1 Ω, L= 1 H, C = 1 f, V ( ) = 1v e Prof. Anna Paee Sobreamoriguada Subamoriguada 20

Modelado Maemáico de Sisemas Elécricos Tarea: realizar el diagrama de bloques del sisema. x 0 1 0 x () x () = = + u 1 1 () 1 R 1 (), x2() x2() LC L LC [ ] x () 1 = x2() y () 1 0 Prof. Anna Paee 21

Modelado de Sisemas Físicos Referencias del maerial usado para esas diaposiivas: Maerial de las diaposiivas de la Prof. Mariela Cerrada. Deparameno de Conrol, Faculad de Ingeniería,, Mérida, Venezuela, 2012. Ogaa, g, K. Dinámica de Sisemas, Prenice Hall, 1987. Lewis, J. Modelling Engineering Sysems, High Tex Publicaions, 1994. Richard Dorf. Circuios Elécricos, Alfa Omega, 2003. Prof. Anna Paee 22