Säätötekniikan alkeita

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Säätötekniikan alkeita"

Transkriptio

1 Säätötekniikan alkeita Säätötekniikan avulla pyritään ohjaamaan erilaisia i i järjestelmiäj älyä sisältävällä menetelmällä. Tavoitteena on saada systeemi käyttäytymään halutulla tavalla luotettavasti, taloudellisesti ja tarkasti ympäristön häiriöistä riippumatta. Säätötekniikan sovelluksia löytyy kaikkialta; sähkötekniikasta, elektroniikasta, koneautomaatiosta, prosessiteollisuudesta, talous-järjestelmistä, liikenteen ohjaamisesta. Usein säädettävät järjestelmät sisältävät monen insinöörialan piiriin kuuluvia komponentteja. Esimerkkinä voidaan mainita kemiallinen prosessi, jonka hallinta edellyttää sähköisiä ja hydraulisia toimilaitteita sekä elektronisen ohjauksen. BL40A0000 SSKMO KH 1 Säätöjärjestelmän yleiset ominaisuudet Systeemi voidaan esittää lohkona, jolla on tulosignaaleja (input) ja lähtösignaaleja (output). Lisäksi systeemin käyttäytymiseen vaikuttavat häiriösignaalit. Signaalit käsitetään yleisesti systeemissä eteneväksi informaatioksi. Fysikaalinen systeemin ohjaus edellyttää lisäksi energiaa. Ympäristö Häiriöt Energia Tulo Fysikaalinen Lähtö Systeemi BL40A0000 SSKMO KH 2 1

2 Avoimen ja suljetun piirin säätö Säädön tarkoituksena on saada lähdöt käyttäytymään halutulla tavalla. Säätöjärjestelmät voidaan jakaa karkeasti kahteen luokkaa, avoimen piirin säätö (open loop control) eli ohjaus ja takaisin-kytketty säätö (feedback control) eli lyhyesti säätö. Avoimen piirin säädössä tiedetään, kuinka systeemi reagoi tulo- signaaliin. Häiriöiden vaikutuksia ei voida kompensoida. Takaisinkytketty säätö mittaa systeemin lähdön, ja vertaa sitä annettuun ohjearvoon. Häiriöt pystytään kompensoimaan. Käsky suure Käsky suure Toimilaite Säätäjä Ulkoiset häiriöt Ulkoiset häiriöt Toimilaite Mittalaite Prosessi Prosessi Ohjattu suure Säädetty suure BL40A0000 SSKMO KH 3 Esim. Auton kuljettaminen Ohjearvona suunnalle on tien suunta ja nopeudelle nopeusrajoitus. Säätäjänä toimii ajaja, joka muodostaa aivojen, käsien ja jalkojen avulla ohjaussignaalin auton ohjauslaitteille. Ohjauslaitteiden välityksellä vaikutetaan itse prosessiin, eli autoon ja sen kulkusuuntaan. Oloarvot, eli auton suunta ja nopeus, mitataan kuljettajan silmien avulla. Liikenne Tuuli (Silmät) (Kädet) Tien suunta + Toimilaite Säätö Nopeusrajoitus laki + Toimilaite (Jalat) Ratin asento Jarru Kaasu Auton dynamiikka Suunta Nopeus BL40A0000 SSKMO KH 4 2

3 Säätöjärjestelmän peruskomponentit Säätäjä eli säätölaki (controller, control law) Toimilaite (actuator) Säädettävä systeemi (proces Mittalaite (sensor). Perussignaalit ovat ohjearvo (command input, reference value), oloarvo (actual value, controlled output) sekä näiden erotuksesta muodostettu erosuure (error). Häiriö v(t) Disturbance Ohjearvo r(t) Virhe e(t) u(t) + Säätölaki Toimilaite Command input - Error Control law Actuator Säädettävä Systeemi Oloarvo y(t) Contolled output Takaisinkytkentä Feedback signal Mittalaite Sensor BL40A0000 SSKMO KH 5 Säätösysteemin suunnitteluprosessi 1. Säätötehtävän määritys: Mitä, miten ja miksi säädetään? Onko säätömuoto esim. vakioarvo-, ohjelma- vai seurantasäätö? 2. Matemaattisen mallin määritys, differentiaaliyhtälö 3. Ympäristön vaikutukset, häiriöt 4. Säätämättömän systeemin ominaisuuksien analysointi, Matlab 5. Säätösysteemin suunnittelu, säätömenetelmän valinta, Matlab 6. Säätösysteemin analysointi: Stabiilius, tarkkuus, herkkyys häiriöille, taloudellisuus. Matlab. Ellei haluttuihin kriteereihin päästä, voidaan tarvittaessa palata kohtaan 5 ja muuttaa säätöperiaatetta. 7. Säätöjärjestelmän tekninen toteutus BL40A0000 SSKMO KH 6 3

4 Systeemin matemaattinen esitys Säätöjärjestelmän suunnittelu ja analysointi edellyttää systeemin matemaattista mallia, joka kuvaa systeemin staattisen ja dynaamisen käyttäytymisen. Tarvitaan siis systeemin differentiaaliyhtälöt. Mikäli differentiaaliyhtälöt ovat lineaarisia tai linearisoitavissa, voidaan systeemin analyysissä käyttää lineaarista säätöteoriaa. Esim. mekaanisen jousi-massa-vaimennin systeemin differentiaaliyhtälö b M && x + b x& + k x = F k M x-paikka F-voima BL40A0000 SSKMO KH 7 Siirtofunktiot Differentiaaliyhtälöt esittävät systeemin dynaamista käyttäytymistä ajan suhteen. Lähes kaikki lineaarisen säätötekniikan menetelmät perustuvat kuitenkin differentiaaliyhtälöiden kompleksitason esitykseen, jolloin differentiaaliyhtälö tulee muuntaa kompleksitasoon Laplace-muunnoksen avulla. Laplace-muunnos F( funktiolle f(t) määritellään st F ( s ) = L{ f ( t )} = e f ( t ) dt 0 missä s on kompleksiluku. Vastaavasti funktion F( Laplace-käänteismuunnos f(t) määritellään σ + j 1 = F s e st f ( t) ( ) ds 2πj σ j BL40A0000 SSKMO KH 8 4

5 Siirtofunktio Määritelmä: Systeemin siirto- funktiolla tarkoitetaan systeemin lähtö- ja tulosuureen Laplacemuunnosten suhdetta, kun kaikki alkuarvot ovat nollia. Muutama tärkein Laplace-muunnos nähdään oheisessa taulukossa. Mutkikkaiden systeemien käsittely helpottuu huomattavasti, kun analyysissä käytetään siirtofunk- tioita differentiaaliyhtälöjen sijaan. Siirtofunktioilla voidaan mallittaa kaikki lineaariset aikainvariantit (differentiaaliyhtälön kertoimet vakioita ajan suhteen) systeemit. f(t) F( =L{ f(t)} 1 1/s af(t) af( a 1 f 1 (t)+... +a n f n (t) a 1 F 1 (+... +a n F n ( f (t) sf(- f(0) (1.derivaatta) f n (t) (n.derivaatta) t 0 f ( t) dt s n F(-s n-1 f(0)- s n- 2 f (0)-...- f (n-1) (0) F ( s BL40A0000 SSKMO KH 9 Esim. Mekaanisen systeemin siirtofunktio Aiemmin esitetty jousi-massa-vaimennin-systeemin systeemin differentiaaliyhtälö M && x + b x& + k x = F Laplace-muunnetaan 2 ( s X ( sx(0) x& (0)) + b( sx ( x(0) ) + kx ( F( m = Siirtofunktion määritelmän mukaan kaikki alkuarvot ovat nollia 2 ( s + bs + k) X ( F( m = Siirtofunktio saadaan ratkaisemalla lähtö jaettuna tulolla X ( 1 G( = = F( 2 ms + bs + k BL40A0000 SSKMO KH 10 5

6 Differentiaaliyhtälöstä siirtofunktioksi Lineaarisen aikainvariantin systeemin yleinen esitys voidaan kirjoittaa muotoon n () i ( ) = m j ai y b ju i= 0 j= 0 missä kertoimet a i ja b j ovat vakioita. Differentiaalisysteemille voidaan kirjoittaa siirtofunktioesitys n m i j ais Y ( b js U ( = i= 0 j= 0 Kun käytetään merkintöjä n m A( s ja i ) = a i s i= 0 j B( = a j s j= 0 saadaan systeemille siirtofunktio B( G ( = A( BL40A0000 SSKMO KH 11 Siirtofunktion navat ja nollat Siirtofunktion nimittäjäpolynomia A( kutsutaan karakteristiseksi polynomiksi ja sen asteluku (s:n korkein potenssi) määrää siirtofunktion kertaluvun. Karakteristisen polynomin juuria kutsutaan siirtofunktion navoiksi Siirtofunktion osoittajapolynomin B( juuria kutsutaan siirtofunktion nollakohdiksi. Navoilla ja nollakohdilla on keskeinenk merkitys säätöteknisen analyysin kannalta, sillä ne määrittelevät systeemin dynaamisen käyttäytymisen. Säätötekniikan graafisten menetelmien yhteydessä systeemi esitetään usein napa-nollakohta-diagrammilla, jossa navat ja nollakohdat on esitetty kompleksitasossa. BL40A0000 SSKMO KH 12 6

7 Lohkokaavioesitys Säätötekniikassa käytetään yleisesti lohkokaavioesitystä, jossa kukin osasysteemi kuvataan lohkona, joka sisältää osasysteemin siirtofunktion. Tarkastellaan aluksi systeemiä, joka koostuu kahdesta sarjaan kytketystä osasysteemistä. Kuvan sarjaan kytketyille systeemeille voidaan kirjoittaa Z ( s ) = G 1 ( s ) U ( s ) Y ( = G2( Z( = G2( G1 ( U ( Kokonaissysteemin siirtofunktio on siis sarjaankytkettyjen siirtofunktioiden tulo. U( Z( Y( G 1 ( G 2 ( BL40A0000 SSKMO KH 13 Lohkokaavioesitys Kuvassa nähdään takaisinkytketty systeemi, joka koostuu myötähaarasta ja vastahaarasta Takaisinkytketylle systeemille määritellään sekä avoimen piirin siirtofunktio että suljetun piirin siirtofunktio. Avoimen piirin siirtofunktio on myötä- ja vastahaaran siirtofunktioiden tulo G( H ( Suljetun systeemin siirto-funktio saadaan ratkaisemalla systeemin lähdön Y( ja tulon U( suhde, josta saadaan edelleen suljetun piirin siirtofunktio Y() s = G() s ( U () s H ( Y( ) => 1+ G s H s Y s = G s U s ( () ())() () () U( Y U E( Z( ( () s G( H( G = 1+ G ( () s H () s Y( BL40A0000 SSKMO KH 14 7

8 Taajuusvaste eli Bode-diagrammi (frequency response, Bode diagram) Klassisessa säätöteoriassa yleisesti käytetty analysointimenetelmä. Kuvaa systeemin tulo- ja lähtösignaalin välistä riippuvuutta, kun systeemin herätteenä on tietyn taajuinen sinimuotoinen signaali. Jos järjestelmän siirtofunktio on G(, saadaan taajuusvaste sijoituksella s jω eli jφ( ω) G (jω) = G(jω) e Taajuusvasteessa ollaan kiinnostuneita systeemin signaaliin tuottamasta vahvistuksesta G(jω) ja vaihesiirrosta ϕ(ω). Matlabissa taajuusvasteen piirtäminen onnistuu bode-funktiolla. BL40A0000 SSKMO KH 15 Juuriura (root locu Toinen yleisesti käytetty analysointimenetelmä. Graafinen menetelmä, jossa tutkitaan takaisinkytketyn systeemin napojen eli karakteristisen yhtälön juurien käyttäytymistä jonkin systeemiparametrin (yleensä säätäjän vahvistuksen) funktiona, ratkaisematta karakteristista yhtälöä. Koska karakteristisen yhtälön juurien sijainti määrää systeemin dynaamiset ominaisuudet, kertoo juuriura suoraan varioitavan parametrin muutoksen vaikutuksen systeemin dynamiikkaan. Matlabissa juuriuran voi piirtää komennolla rlocus. Tiettyä juuriuran pistettä vastaavan varioitavan parametrin arvon voi interaktiivisesti selvittää komennolla rlocfind. BL40A0000 SSKMO KH 16 8

9 Control System Toolbox eli säätötekniikan laajennusosa YLEISTÄ Matlabin Control System Toolbox tarjoaa tavallisimmat työkalut lineaarisen (klassisen) säätöteorian analyyseihin. Analysoitavat mallit voivat olla joko siirtofunktio- tai tilayhtälömuodoissa. Simulink tarjoaa myös funktiot linmod, linmod2 ja dlinmod, jotka osaavat muodostaa (linearisoida) lineaarisen tilamallin myös epälineaarisista Simulink-malleista. Matlabin versiosta 5 lähtien Control System Toolbox:ssa dynaamisten järjestelmien malleja on käsitelty eräänlaisina objekteina (LTI Object), joilla on tiettyjä määriteltäviä ominaisuuksia. Objektit ovat jotain Matlabin mallityypeistä: tf siirtofunktio, ss tilayhtälö, zpk zero-pole-gain malli, frd taajuusvastemalli. BL40A0000 SSKMO KH 17 Control System Toolbox eli säätötekniikan laajennusosa YLEISTÄ Objektimuotoisia malleja voi helposti laskea yhteen (+-) (rinnankytkentä), kertoa keskenään (*) (sarjaankytkentä) jakaa toisen mallin inverssillä joko oikealta tai vasemmalta (/ \) muuttaa tyypistä toiseen (esim. siirtofunktiosta tilamalliin) diskretoida Objektimuotoisilla malleilla on helppoa laskea impulssi-, askel- ja taajuusvasteita, Nyquistdiagrammeja, juuriuria laskea napoja, nollakohtia, ominaisarvoja suunnitella tilatakaisinkytkettyjä säätöjä BL40A0000 SSKMO KH 18 9

10 Control System Toolbox eli säätötekniikan laajennusosa ESIMERKKEJÄ Siirtofunktion voi määritellä Matlabissa esim. s=tf( s ); tai H1=tf([1 2],[1 3 1]) H=(s+2)/(s^2+3*s+1); Siirtofunktiosta päästään tilamalliin yksinkertaisesti komennolla Hss=ss(H) Tilamalliobjektin matriisit voi tallettaa muuttujiin komenolla ssdata eli [A,B,C,D]=ssdata(Hs Siirtofunktion polynomien kertoimet saa muuttujiin seuraavasti [Bp,Ap]=tfdata(H, v ) BL40A0000 SSKMO KH 19 Control System Toolbox eli säätötekniikan laajennusosa ESIMERKKEJÄ Mallin ominaisuuksia voi tarkastella ja muuttaa komennoilla get(sy ja set(sys, PropertyName,PropertyValue) set(h, InputDelay,0.5) Lisää järjestelmän tuloon 0.5 s viiveen Transfer function: s + 2 exp(-0.5* * s^2 + 3 s + 1 BL40A0000 SSKMO KH 20 10

Dynaamisten systeemien teoriaa. Systeemianalyysilaboratorio II

Dynaamisten systeemien teoriaa. Systeemianalyysilaboratorio II Dynaamisten systeemien teoriaa Systeemianalyysilaboratorio II 15.11.2017 Vakiot, sisäänmenot, ulostulot ja häiriöt Mallin vakiot Systeemiparametrit annettuja vakioita, joita ei muuteta; esim. painovoiman

Lisätiedot

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia 29.7.2002

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia 29.7.2002 Matlab tehtäviä 1. Muodosta seuraavasta differentiaaliyhtälöstä siirtofuntio. Tämä differentiaaliyhtälö saattaisi kuvata esimerkiksi yksinkertaista vaimennettua jousi-massa systeemiä, johon on liitetty

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Älykkäät koneet ja järjestelmät / Systeemitekniikka Jan 2019

Lisätiedot

Harjoitus (15min) Prosessia P säädetään yksikkötakaisinkytkennässä säätimellä C (s+1)(s+0.02) 50s+1

Harjoitus (15min) Prosessia P säädetään yksikkötakaisinkytkennässä säätimellä C (s+1)(s+0.02) 50s+1 ENSO IKONEN PYOSYS Harjoitus (15min) Prosessia P säädetään yksikkötakaisinkytkennässä säätimellä C. 1 P(s) = -----------------(s+1)(s+0.02) C(s) = 50s+1 --------50s Piirrä vasteet asetusarvosta. Kommentoi

Lisätiedot

Tilayhtälötekniikasta

Tilayhtälötekniikasta Tilayhtälötekniikasta Tilayhtälöesityksessä it ä useamman kertaluvun differentiaaliyhtälö esitetään ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälöryhmänä. Jokainen ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälö

Lisätiedot

Harjoitus 6: Simulink - Säätöteoria. Syksy 2006. Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1

Harjoitus 6: Simulink - Säätöteoria. Syksy 2006. Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1 Harjoitus 6: Simulink - Säätöteoria Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt Syksy 2006 Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1 Harjoituksen aiheita Tutustuminen säätötekniikkaan Takaisinkytkennän

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Älykkäät koneet ja järjestelmät / systeemitekniikka Jan 019

Lisätiedot

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla Säätötekniikkaa Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla servo-ongelma: ulostulon seurattava referenssisignaalia mahdollisimman tarkasti,

Lisätiedot

3. kierros. 2. Lähipäivä

3. kierros. 2. Lähipäivä 3. kierros. Lähipäivä Viikon aihe (viikko /) Takaisinkytketyt vahvistimet Takaisinkytkentä, suljettu säätöluuppi Nyquistin kriteeri, stabiilisuus Taajuusanalyysi, Boden ja Nyquistin diagrammit Systeemin

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Älykkäät koneet ja järjestelmät helmikuu 2019 ENSO IKONEN PYOSYS

Lisätiedot

H(s) + + _. Ymit(s) Laplace-tason esitykseksi on saatu (katso jälleen kalvot):

H(s) + + _. Ymit(s) Laplace-tason esitykseksi on saatu (katso jälleen kalvot): ELEC-C3 Säätötekniikka 5. laskuharjoitus Vastaukset Quiz: Luennon 4 luentokalvojen (luku 4) lopussa on esimerkki: Sähköpiiri (alkaa kalvon 39 tienoilla). Lue esimerkki huolellisesti ja vastaa seuraavaan:

Lisätiedot

Osatentti

Osatentti Osatentti 2.8.205 Nimi: Opiskelijanumero: Ohjeet: Vastaa kysymyspaperiin ja kysymyksille varattuun tilaan. Laskin ei ole sallittu. Tenttikaavasto jaetaan. Kaavastoon EI merkintöjä. Palauta kaavasto tämän

Lisätiedot

MATLAB harjoituksia RST-säädöstä (5h)

MATLAB harjoituksia RST-säädöstä (5h) Digitaalinen säätöteoria MATLAB harjoituksia RST-säädöstä (5h) Enso Ikonen Oulun yliopisto, systeemitekniikan laboratorio November 25, 2008 Harjoituskerran sisältö kertausta (15 min) Napojensijoittelu

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Teknillinen tiedekunta Älykkäät koneet ja järjestelmät, Systeemitekniikka

Lisätiedot

SaSun VK1-tenttikysymyksiä 2019 Enso Ikonen, Älykkäät koneet ja järjestelmät (IMS),

SaSun VK1-tenttikysymyksiä 2019 Enso Ikonen, Älykkäät koneet ja järjestelmät (IMS), SaSun VK1-tenttikysymyksiä 2019 Enso Ikonen, Älykkäät koneet ja järjestelmät (IMS), 5.2.2019 Tentin arvosteluperusteita: o Kurssin alku on osin kertausta SäAn ja prosessidynamiikkakursseista, jotka oletetaan

Lisätiedot

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät.

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät. Kem-9.47 Prosessiautomaation perusteet Tentti.4. Tehtävä. Vaihtoehtotehtävät. Oikea vastaus +,5p, väärä vastaus -,5p ja ei vastausta p Maksimi +5,p ja minimi p TÄMÄ PAPERI TÄYTYY EHDOTTOMASTI PALAUTTAA

Lisätiedot

Aikatason vaste vs. siirtofunktio Tehtävä

Aikatason vaste vs. siirtofunktio Tehtävä Aikatason vaste vs. siirtofunktio Tehtävä Millainen toisen kertaluvun siirtofunktio vastaa systeemiä jonka ylitys on 10% ja asettumisaika 4 min? Y s X s = 2 n s 2 2 2 n s n M p =e t r 1.8 n t s 4.6 n 1

Lisätiedot

Mat Systeemien identifiointi, aihepiirit 1/4

Mat Systeemien identifiointi, aihepiirit 1/4 , aihepiirit 1/4 Dynaamisten systeemien matemaattinen mallintaminen ja analyysi Matlab (System Identification Toolbox), Simulink 1. Matemaattinen mallintaminen: Mallintamisen ja mallin määritelmät Fysikaalinen

Lisätiedot

2. kierros. 2. Lähipäivä

2. kierros. 2. Lähipäivä 2. kierros 2. Lähipäivä Viikon aihe Vahvistimet, kohina, lineaarisuus Siirtofunktiot, tilaesitys Tavoitteet: tietää Yhden navan vasteen ekvivalentti kohinakaistaleveys Vastuksen terminen kohina Termit

Lisätiedot

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros Vaimennetun heilurin tilanyhtälöt on esitetty luennolla: θ = g sin θ r θ

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros Vaimennetun heilurin tilanyhtälöt on esitetty luennolla: θ = g sin θ r θ Mat-48 Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros Vaimennetun heilurin tilanyhtälöt on esitetty luennolla: θ = g sin θ r θ L ẋ = x ẋ = g L sin x rx Epälineaarisen systeemin tasapainotiloja voidaan

Lisätiedot

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla

Säätötekniikkaa. Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla Säätötekniikkaa Säätöongelma: Hae (mahdollisesti ulostulon avulla) ohjaus, joka saa systeemin toimimaan halutulla tavalla servo-ongelma: ulostulon seurattava referenssisignaalia mahdollisimman tarkasti,

Lisätiedot

Y (s) = G(s)(W (s) W 0 (s)). Tarkastellaan nyt tilannetta v(t) = 0, kun t < 3 ja v(t) = 1, kun t > 3. u(t) = K p y(t) K I

Y (s) = G(s)(W (s) W 0 (s)). Tarkastellaan nyt tilannetta v(t) = 0, kun t < 3 ja v(t) = 1, kun t > 3. u(t) = K p y(t) K I Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulu Matematiikan systeemianalyysin laitos Mat-2.429 Systeemien Identifiointi 6. harjoituksen ratkaisut. Laplace-tasossa saadaan annetulle venttiilille W (s) W (s)

Lisätiedot

3. kierros. 1. Lähipäivä

3. kierros. 1. Lähipäivä 3. kierros 1. Lähipäivä Viikon aihe (viikko 1/2) Takaisinkytketyt vahvistimet Takaisinkytkentä, suljettu säätöluuppi Nyquistin kriteeri, stabiilisuus Taajuusanalyysi, Boden ja Nyquistin diagrammit Systeemin

Lisätiedot

z muunnos ja sen soveltaminen LTI järjestelmien analysointiin

z muunnos ja sen soveltaminen LTI järjestelmien analysointiin z muunnos ja sen soveltaminen LTI järjestelmien analysointiin muunnoksella (eng. transform) on vastaava asema diskreettiaikaisten signaalien ja LTI järjestelmien analyysissä kuin Laplace muunnoksella jatkuvaaikaisten

Lisätiedot

Tietokoneavusteinen säätösuunnittelu (TASSU)

Tietokoneavusteinen säätösuunnittelu (TASSU) Ohjeita ja esimerkkejä kurssin 470463A näyttökoetta varten Tietokoneavusteinen säätösuunnittelu (TASSU) Enso Ikonen 9/2006 Oulun yliopisto, Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto, systeemitekniikan laboratorio

Lisätiedot

Tilaesityksen hallinta ja tilasäätö. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 6: Tilasäätö, tilaestimointi, saavutettavuus ja tarkkailtavuus

Tilaesityksen hallinta ja tilasäätö. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 6: Tilasäätö, tilaestimointi, saavutettavuus ja tarkkailtavuus Tilaesityksen hallinta ja tilasäätö ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 6: Tilasäätö, tilaestimointi, saavutettavuus ja tarkkailtavuus Edellisessä luvussa tarkasteltiin napoja ja nollia sekä niiden vaikutuksia

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Teknillinen tiedekunta Systeemitekniikan laboratorio Jan 2019

Lisätiedot

Dynaamisten systeemien identifiointi 1/2

Dynaamisten systeemien identifiointi 1/2 Dynaamisten systeemien identifiointi 1/2 Mallin rakentaminen mittausten avulla Epäparametriset menetelmät: tuloksena malli, joka ei perustu parametreille impulssi-, askel- tai taajusvaste siirtofunktion

Lisätiedot

Automaatiotekniikan laskentatyökalut (ALT)

Automaatiotekniikan laskentatyökalut (ALT) Ohjeita ja esimerkkejä kurssin 477604S näyttökoetta varten Automaatiotekniikan laskentatyökalut (ALT) Enso Ikonen 6/2008 Oulun yliopisto, Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto, systeemitekniikan laboratorio

Lisätiedot

Harjoitus Tarkastellaan luentojen Esimerkin mukaista työttömyysmallinnusta. Merkitään. p(t) = hintaindeksi, π(t) = odotettu inflaatio,

Harjoitus Tarkastellaan luentojen Esimerkin mukaista työttömyysmallinnusta. Merkitään. p(t) = hintaindeksi, π(t) = odotettu inflaatio, Differentiaaliyhtälöt, Kesä 06 Harjoitus 3 Kaikissa tehtävissä, joissa pitää tarkastella kriittisten pisteiden stabiliteettia, jos kyseessä on satulapiste, ilmoita myös satulauraratkaisun (tai kriittisessä

Lisätiedot

Systeemin käyttäytyminen. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Systeemin navat ja nollat. Systeemin navat ja nollat

Systeemin käyttäytyminen. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Systeemin navat ja nollat. Systeemin navat ja nollat Systeemin käyttäytyminen ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 5: Navat ja nollat, systeemin nopeus, stabiilisuus ja värähtelyt, Routh-Hurwitz-kriteeri Systeemin tai järjestelmän tärkein ominaisuus on stabiilisuus.

Lisätiedot

Matemaattinen Analyysi

Matemaattinen Analyysi Vaasan yliopisto, kevät 01 / ORMS1010 Matemaattinen Analyysi. harjoitus, viikko 1 R1 ke 1 16 D11 (..) R to 10 1 D11 (..) 1. Määritä funktion y(x) MacLaurinin sarjan kertoimet, kun y(0) = ja y (x) = (x

Lisätiedot

(s 2 + 9)(s 2 + 2s + 5) ] + s + 1. s 2 + 2s + 5. Tästä saadaan tehtävälle ratkaisu käänteismuuntamalla takaisin aikatasoon:

(s 2 + 9)(s 2 + 2s + 5) ] + s + 1. s 2 + 2s + 5. Tästä saadaan tehtävälle ratkaisu käänteismuuntamalla takaisin aikatasoon: TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio Mat-2429 Systeemien Identifiointi 2 harjoituksen ratkaisut Yhtälö voitaisiin ratkaista suoraankin, mutta käytetään Laplace-muunnosta tehtävän ratkaisemisessa

Lisätiedot

Missä mennään. systeemi. identifiointi. mallikandidaatti. validointi. malli. (fysikaalinen) mallintaminen. mallin mallin käyttötarkoitus, reunaehdot

Missä mennään. systeemi. identifiointi. mallikandidaatti. validointi. malli. (fysikaalinen) mallintaminen. mallin mallin käyttötarkoitus, reunaehdot Missä mennään systeemi mallin mallin käyttötarkoitus, reunaehdot käyttö- (fysikaalinen) mallintaminen luonnonlait yms. yms. identifiointi kokeita kokeita + päättely päättely vertailu mallikandidaatti validointi

Lisätiedot

5. Z-muunnos ja lineaariset diskreetit systeemit. z n = z

5. Z-muunnos ja lineaariset diskreetit systeemit. z n = z 5. Z-muunnos ja lineaariset diskreetit systeemit Jono: (x(n)) n=0 = (x(0), x(1), x(2),..., x(n),...) Z-muunnos: X(z) = n=0 x(n)z n, jos sarja suppenee jossain kompleksitason osassa. Esim. 4. Ykkösjonon

Lisätiedot

Harjoitus 5: Simulink

Harjoitus 5: Simulink Harjoitus 5: Simulink Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt Syksy 2006 Mat-2.2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1 Harjoituksen aiheita Tutustuminen Simulinkiin Differentiaaliyhtälöiden

Lisätiedot

5 Differentiaaliyhtälöryhmät

5 Differentiaaliyhtälöryhmät 5 Differentiaaliyhtälöryhmät 5.1 Taustaa ja teoriaa Differentiaaliyhtälöryhmiä tarvitaan useissa sovelluksissa. Toinen motivaatio yhtälöryhmien käytölle: Korkeamman asteen differentiaaliyhtälöt y (n) =

Lisätiedot

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 5 / vko 48

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 5 / vko 48 MS-A3/A5 Matriisilaskenta Malliratkaisut 5 / vko 48 Tehtävä (L): a) Onko 4 3 sitä vastaava ominaisarvo? b) Onko λ = 3 matriisin matriisin 2 2 3 2 3 7 9 4 5 2 4 4 ominaisvektori? Jos on, mikä on ominaisarvo?

Lisätiedot

[xk r k ] T Q[x k r k ] + u T k Ru k. }.

[xk r k ] T Q[x k r k ] + u T k Ru k. }. Mat-2.48 Dynaaminen optimointi Mitri Kitti/Ilkka Leppänen Mallivastaukset, kierros 3. Johdetaan lineaarisen aikainvariantin seurantatehtävän yleinen ratkaisu neliöllisellä kustannuksella. Systeemi: x k+

Lisätiedot

Ominaisarvot ja ominaisvektorit 140 / 170

Ominaisarvot ja ominaisvektorit 140 / 170 Ominaisarvot ja ominaisvektorit 140 / 170 Seuraavissa luvuissa matriisit ja vektori ajatellaan kompleksisiksi, ts. kertojakuntana oletetaan olevan aina kompleksilukujoukko C Huomaa, että reaalilukujoukko

Lisätiedot

2. kierros. 1. Lähipäivä

2. kierros. 1. Lähipäivä 2. kierros. Lähipäivä Viikon aihe Vahvistimet, kohina, lineaarisuus Siirtofunktiot, tilaesitys Mitoitus Kontaktiopetusta: 8 tuntia Kotitehtäviä: 4 + 4 tuntia Tavoitteet: tietää Yhden navan vasteen ekvivalentti

Lisätiedot

12. Stabiilisuus. Olkoon takaisinkytketyn vahvistimen vahvistus A F (s) :

12. Stabiilisuus. Olkoon takaisinkytketyn vahvistimen vahvistus A F (s) : 1. Stabiilisuus Olkoon takaisinkytketyn vahvistimen vahvistus A F (s) : AOL ( s) AF ( s) (13 10) 1+ T ( s) A OL :n ja T:n määrittäminen kuvattiin oppikirjan 1-7 kappaleessa. Näiden taajuus käyttäytyminen

Lisätiedot

ACKERMANNIN ALGORITMI. Olkoon järjestelmä. x(k+1) = Ax(k) + Bu(k)

ACKERMANNIN ALGORITMI. Olkoon järjestelmä. x(k+1) = Ax(k) + Bu(k) ACKERMANNIN ALGORITMI Olkoon järjestelmä x(k+1) = Ax( + Bu( jossa x( = tilavektori (n x 1) u( = ohjaus (skalaari) A (n x n matriisi) B (n x 1 matriisi) Oletetaan, että ohjaus u( = Kx( on rajoittamaton.

Lisätiedot

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio. Mat Systeemien Identifiointi. 4. harjoitus

TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio. Mat Systeemien Identifiointi. 4. harjoitus TEKNILLINEN KORKEAKOULU Systeemianalyysin laboratorio Mat-2.4129 Systeemien Identifiointi 4. harjoitus 1. a) Laske valkoisen kohinan spektraalitiheys. b) Tarkastellaan ARMA-prosessia C(q 1 )y = D(q 1 )e,

Lisätiedot

Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu. Vinkit 1 a

Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu. Vinkit 1 a ELEC-C3 Säätötekniikka 9. laskuharjoitus Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu Vinkit a 3. Vaiheenjättökompensaattorin siirtofunktio: ( ) s W LAG s, a. s Vahvistus

Lisätiedot

Y (z) = z-muunnos on lineaarinen kuten Laplace-muunnoskin

Y (z) = z-muunnos on lineaarinen kuten Laplace-muunnoskin Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Mat-2.429 Systeemien Identifiointi 3. harjoituksen ratkaisut. Vapaan vasteen löytämiseksi asetetaan ohjaukseksi u(t)

Lisätiedot

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 12. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 12 () Numeeriset menetelmät / 33

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 12. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 12 () Numeeriset menetelmät / 33 Numeeriset menetelmät TIEA381 Luento 12 Kirsi Valjus Jyväskylän yliopisto Luento 12 () Numeeriset menetelmät 25.4.2013 1 / 33 Luennon 2 sisältö Tavallisten differentiaaliyhtälöiden numeriikasta Rungen

Lisätiedot

LTY/SÄTE Säätötekniikan laboratorio Sa2730600 Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi. Servokäyttö (0,9 op)

LTY/SÄTE Säätötekniikan laboratorio Sa2730600 Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi. Servokäyttö (0,9 op) LTY/SÄTE Säätötekniikan laboratorio Sa2730600 Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi Servokäyttö (0,9 op) JOHDNTO Työssä tarkastellaan kestomagnetoitua tasavirtamoottoria. oneelle viritetään PI-säätäjä

Lisätiedot

Laplace-muunnos: määritelmä

Laplace-muunnos: määritelmä Laplace-muunnos: määritelmä Olkoon f : [, [ R funktio. Funktion f Laplacen muunnos määritellään yhtälöllä F(s) = L(f) := f(t)e st dt edellyttäen, että integraali f(t)e st dt suppenee. Riittävä ehto integraalin

Lisätiedot

Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi

Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi Työ D102: Sinimuotoisen signaalin suodattaminen 0.4 op. Julius Luukko Lappeenrannan teknillinen yliopisto Sähkötekniikan osasto/säätötekniikan laboratorio

Lisätiedot

ELEC-C1230 Säätötekniikka

ELEC-C1230 Säätötekniikka Johdanto: Digitaalinen (diskreetti, diskreettiaikainen) säätöjärjestelmä ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 10: Digitaalinen säätö, perusteet, jatkuu A/D-muunnoksessa analoginen signaali näytteistetään (sampling);

Lisätiedot

Järjestelmien kokoaminen osasysteemeistä. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Lohkokaaviomuunnokset: Signaalit. Signaalin kulkeminen lohkon läpi

Järjestelmien kokoaminen osasysteemeistä. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Lohkokaaviomuunnokset: Signaalit. Signaalin kulkeminen lohkon läpi Järjestelmien kokoaminen osasysteemeistä ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 4: Lohkokaaviomuunnokset, PID-säädin ja kompensaattorit, Edellisillä luennoilla on tarkasteltu yksittäisiä ilmiöitä ja niiden malleja

Lisätiedot

ELEC-C1230 Säätötekniikka

ELEC-C1230 Säätötekniikka Johdanto: Digitaalinen (diskreetti, diskreettiaikainen) säätöjärjestelmä ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 10: Digitaalinen säätö, perusteet, jatkuu A/D-muunnoksessa analoginen signaali näytteistetään (sampling);

Lisätiedot

y + 4y = 0 (1) λ = 0

y + 4y = 0 (1) λ = 0 Matematiikan ja tilastotieteen osasto/hy Differentiaaliyhtälöt I Laskuharjoitus 6 mallit Kevät 2019 Tehtävä 1. Ratkaise yhtälöt a) y + 4y = x 2, b) y + 4y = 3e x. Ratkaisu: a) Differentiaaliyhtälön yleinen

Lisätiedot

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus Luento 8 Lineaarinen suodatus Ideaaliset alipäästö, ylipäästö ja kaistanpäästösuodattimet Käytännölliset suodattimet 8..006 Suodattimien käyttötarkoitus Signaalikaistan ulkopuolisen kohinan ja häiriöiden

Lisätiedot

Hyvyyskriteerit. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 8: Säädetyn järjestelmän hyvyys aika- ja taajuustasossa, suunnittelu taajuustasossa, kompensaattorit

Hyvyyskriteerit. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 8: Säädetyn järjestelmän hyvyys aika- ja taajuustasossa, suunnittelu taajuustasossa, kompensaattorit Hyvyyskriteerit ELEC-C1230 Säätötekniikka Aikaisemmilla luennoilla on havainnollistettu, miten systeemien käyttäytymiseen voi vaikuttaa säätämällä niitä. Epästabiileista systeemeistä saadaan stabiileja,

Lisätiedot

y (0) = 0 y h (x) = C 1 e 2x +C 2 e x e10x e 3 e8x dx + e x 1 3 e9x dx = e 2x 1 3 e8x 1 8 = 1 24 e10x 1 27 e10x = e 10x e10x

y (0) = 0 y h (x) = C 1 e 2x +C 2 e x e10x e 3 e8x dx + e x 1 3 e9x dx = e 2x 1 3 e8x 1 8 = 1 24 e10x 1 27 e10x = e 10x e10x BM0A5830 Differentiaaliyhtälöiden peruskurssi Harjoitus 4, Kevät 017 Päivityksiä: 1. Ratkaise differentiaaliyhtälöt 3y + 4y = 0 ja 3y + 4y = e x.. Ratkaise DY (a) 3y 9y + 6y = e 10x (b) Mikä on edellisen

Lisätiedot

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt Differentiaaliyhtälöt, osa 1 Riikka Kangaslampi Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto 2015 1 / 20 R. Kangaslampi Matriisihajotelmista

Lisätiedot

Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä

Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä 1 MAT-1345 LAAJA MATEMATIIKKA 5 Tampereen teknillinen yliopisto Risto Silvennoinen Kevät 9 Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä Yksi tavallisimmista luonnontieteissä ja tekniikassa

Lisätiedot

SIMULINK 5.0 Harjoitus. Matti Lähteenmäki 2004 www.tpu.fi/~mlahteen/

SIMULINK 5.0 Harjoitus. Matti Lähteenmäki 2004 www.tpu.fi/~mlahteen/ SIMULINK 5.0 Harjoitus 2004 www.tpu.fi/~mlahteen/ SIMULINK 5.0 Harjoitus 2 Harjoitustehtävä. Tarkastellaan kuvan mukaisen yhden vapausasteen jousi-massa-vaimennin systeemin vaakasuuntaista pakkovärähtelyä,

Lisätiedot

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle / MS-A8 Differentiaali- ja integraalilaskenta, V/7 Differentiaali- ja integraalilaskenta Ratkaisut 5. viikolle / 9..5. Integroimismenetelmät Tehtävä : Laske osittaisintegroinnin avulla a) π x sin(x) dx,

Lisätiedot

Differentiaaliyhtälön ratkaisu. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Esimerkki: läpivirtaussäiliö. Esimerkki: läpivirtaussäiliö

Differentiaaliyhtälön ratkaisu. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Esimerkki: läpivirtaussäiliö. Esimerkki: läpivirtaussäiliö Differentiaaliyhtälön ratkaisu ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 3: Dynaamisen vasteen määrittäminen, Laplace-muunnos, siirtofunktio Systeemin ymmärtämisen ja hallinnan kannalta on olennaista tietää, miten

Lisätiedot

Osatentti

Osatentti Osatentti 3 1.4.016 Nimi: Opiskelijanumero: Ohjeet: Kirjoita vastaukset paperissa annettuun tilaan. Lisävastaustilaa on paperin lopussa. Käytä selvää käsialaa. Laskin EI ole sallittu. Tenttikaavasto jaetaan.

Lisätiedot

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 15.3.2016 Susanna Hurme Päivän aihe: Translaatioliikkeen kinematiikka: asema, nopeus ja kiihtyvyys (Kirjan luvut 12.1-12.5, 16.1 ja 16.2) Osaamistavoitteet Ymmärtää

Lisätiedot

Agenda. Johdanto Säätäjiä. Mittaaminen. P-, I-,D-, PI-, PD-, ja PID-säätäjä Säätäjän valinta ja virittäminen

Agenda. Johdanto Säätäjiä. Mittaaminen. P-, I-,D-, PI-, PD-, ja PID-säätäjä Säätäjän valinta ja virittäminen 8. Luento: Laitteiston ohjaaminen Arto Salminen, arto.salminen@tut.fi Agenda Johdanto Säätäjiä P-, I-,D-, PI-, PD-, ja PID-säätäjä Säätäjän valinta ja virittäminen Mittaaminen Johdanto Tavoitteena: tunnistaa

Lisätiedot

Differentiaaliyhtälöt II, kevät 2017 Harjoitus 5

Differentiaaliyhtälöt II, kevät 2017 Harjoitus 5 Differentiaaliyhtälöt II, kevät 27 Harjoitus 5 Heikki Korpela 26. huhtikuuta 27 Tehtävä 2. Määrää seuraavan autonomisen systeemin kriittiset pisteet, ratakäyrät ja luonnostele systeemin aikakehitys: (t)

Lisätiedot

2v 1 = v 2, 2v 1 + 3v 2 = 4v 2.. Vastaavasti ominaisarvoa λ 2 = 4 vastaavat ominaisvektorit toteuttavat. v 2 =

2v 1 = v 2, 2v 1 + 3v 2 = 4v 2.. Vastaavasti ominaisarvoa λ 2 = 4 vastaavat ominaisvektorit toteuttavat. v 2 = TKK, Matematiikan laitos Pikkarainen/Tikanmäki Mat-1.1320 Matematiikan peruskurssi K2 Harjoitus 12, A=alku-, L=loppuviikko, T= taulutehtävä, P= palautettava tehtävä, W= verkkotehtävä 21. 25.4.2008, viikko

Lisätiedot

Matriisilaskenta Laskuharjoitus 5 - Ratkaisut / vko 41

Matriisilaskenta Laskuharjoitus 5 - Ratkaisut / vko 41 MS-A0004/MS-A0006 Matriisilaskenta, I/06 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 5 - Ratkaisut / vko 4 Tehtävä 5 (L): a) Oletetaan, että λ 0 on kääntyvän matriisin A ominaisarvo. Osoita, että /λ on matriisin A

Lisätiedot

Harjoitus 7: Dynaamisten systeemien säätö (Simulink)

Harjoitus 7: Dynaamisten systeemien säätö (Simulink) Harjoitus 7: Dynaamisten systeemien säätö (Simulink) MS-C2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt MS-C2107 Sovelletun matematiikan tietokonetyöt 1 Harjoituksen aiheita Dynaamisten (=ajassakehittyvien)

Lisätiedot

Digitaalilaitteen signaalit

Digitaalilaitteen signaalit Digitaalitekniikan matematiikka Luku 3 Sivu 3 (9) Digitaalilaitteen signaalit Digitaalilaitteeseen tai -piiriin tulee ja siitä lähtee digitaalisia signaaleita yksittäisen signaalin arvo on kunakin hetkenä

Lisätiedot

3.4 Rationaalifunktion kulku ja asymptootit

3.4 Rationaalifunktion kulku ja asymptootit .4 Rationaalifunktion kulku ja asymptootit Rationaali- eli murtofunktiolla tarkoitetaan funktiota R, jonka lauseke on kahden polynomin osamäärä: P() R(). Q() Ainakin nimittäjässä olevan polynomin asteluvun

Lisätiedot

4. Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä

4. Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä 1 Laaja matematiikka 5 Kevät 010 4. Ensimmäisen ja toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöistä Yksi tavallisimmista luonnontieteissä ja tekniikassa esiintyvistä matemaattisista malleista on differentiaaliyhtälö.

Lisätiedot

6. Differentiaaliyhtälösysteemien laadullista teoriaa.

6. Differentiaaliyhtälösysteemien laadullista teoriaa. 1 MAT-13450 LAAJA MATEMATIIKKA 5 Tampereen teknillinen yliopisto Risto Silvennoinen Kevät 2010 6. Differentiaaliyhtälösysteemien laadullista teoriaa. Olemme keskittyneet tässä kurssissa ensimmäisen kertaluvun

Lisätiedot

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi Antti Rasila Aalto-yliopisto Syksy 2015 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0202 Syksy 2015 1

Lisätiedot

8. kierros. 2. Lähipäivä

8. kierros. 2. Lähipäivä 8. kierros 2. Lähipäivä Viikon aihe Tilaestimointi Tilasäätö Saavutettavuus, ohjattavuus Tarkkailtavuus, havaittavuus Mitoitus Kontaktiopetusta: 8 tuntia Kotitehtäviä: 4 tuntia Tavoitteet: tietää Saavutettavuus

Lisätiedot

Proportionaali- ja servoventtiilit toimivat

Proportionaali- ja servoventtiilit toimivat Proportionaali- ja servoventtiilit toimivat Suuntaventtiileinä Tilavuusvirran suunnan ohjauksella vaikutetaan toimilaitteiden liikesuuntiin. Paineventtiileinä Paineensäädöllä vaikutetaan toimilaitteista

Lisätiedot

SIMULINK S-funktiot. SIMULINK S-funktiot

SIMULINK S-funktiot. SIMULINK S-funktiot S-funktio on ohjelmointikielellä (Matlab, C, Fortran) laadittu oma algoritmi tai dynaamisen järjestelmän kuvaus, jota voidaan käyttää Simulink-malleissa kuin mitä tahansa valmista lohkoa. S-funktion rakenne

Lisätiedot

1 Di erentiaaliyhtälöt

1 Di erentiaaliyhtälöt Taloustieteen mat.menetelmät syksy 2017 materiaali II-5 1 Di erentiaaliyhtälöt 1.1 Skalaariyhtälöt Määritelmä: ensimmäisen kertaluvun di erentiaaliyhtälö on muotoa _y = F (y; t) oleva yhtälö, missä _y

Lisätiedot

x = ( θ θ ia y = ( ) x.

x = ( θ θ ia y = ( ) x. Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulu Matematiikan systeemianalyysin laitos Mat-2429 Systeemien Identifiointi 5 harjoituksen ratkaisut Esitetään ensin systeemi tilayhtälömuodossa Tiloiksi valitaan

Lisätiedot

Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. = K K K M. s 2 3s 2 KK P

Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. = K K K M. s 2 3s 2 KK P Säädön kotitehtävä vk3 t. 1 a) { Y =G K P E H E=R K N N G M Y Yhtälöparista ratkaistiin vuorotellen siirtofunktiot laittamalla muut tulot nollaan. G R s = Y R = GK P s 1 = KK 1 GK P K N G P M s 2 3s 2

Lisätiedot

Diskreetin LTI-systeemin stabiilisuus

Diskreetin LTI-systeemin stabiilisuus Diskreetin LTI-systeemin stabiilisuus LuK-tutkielma Johannes Ylitalo 2372956 Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto Kevät 2016 Sisältö Johdanto 2 Merkintöjä 2 1 Kompleksifunktiot 3 2 Signaalianalyysi

Lisätiedot

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

MS-C1340 Lineaarialgebra ja MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt Matriisinormi, häiriöalttius Riikka Kangaslampi Kevät 2017 Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Matriisinormi Matriisinormi Matriiseille

Lisätiedot

Harjoitus 1. Tehtävä 1. Malliratkaisut. f(t) = e (t α) cos(ω 0 t + β) L[f(t)] = f(t)e st dt = e st t+α cos(ω 0 t + β)dt.

Harjoitus 1. Tehtävä 1. Malliratkaisut. f(t) = e (t α) cos(ω 0 t + β) L[f(t)] = f(t)e st dt = e st t+α cos(ω 0 t + β)dt. Harjoitus Malliratkaisut Tehtävä L[f(t)] ˆ f(t) e (t α) cos(ω t + β) f(t)e st dt ˆ e st t+α cos(ω t + β)dt cos(ω t + β) 2 (ej(ωt+β) + e j(ωt+β) ) L[f(t)] 2 eα 2 ˆ ˆ e st t+α (e j(ω t+β) + e j(ω t+β) )

Lisätiedot

Kon Simuloinnin Rakentaminen Janne Ojala

Kon Simuloinnin Rakentaminen Janne Ojala Kon 16.4011 Simuloinnin Rakentaminen Janne Ojala Simulointi käytännössä 1/3 Simulaatiomalleja helppo analysoida Ymmärretään ongelmaa paremmin - Opitaan ymmärtämään koneen toimintaa ja siihen vaikuttavia

Lisätiedot

Osa IX. Z muunnos. Johdanto Diskreetit funktiot

Osa IX. Z muunnos. Johdanto Diskreetit funktiot Osa IX Z muunnos A.Rasila, J.v.Pfaler () Mat-.33 Matematiikan peruskurssi KP3-i 9. lokakuuta 2007 298 / 322 A.Rasila, J.v.Pfaler () Mat-.33 Matematiikan peruskurssi KP3-i 9. lokakuuta 2007 299 / 322 Johdanto

Lisätiedot

AS Automaation signaalinkäsittelymenetelmät. Laskuharjoitus 8. Ackermannin algoritmi Sumea säätö

AS Automaation signaalinkäsittelymenetelmät. Laskuharjoitus 8. Ackermannin algoritmi Sumea säätö AS-84.2161 Automaation signaalinkäsittelymenetelmät Laskuharjoitus 8 Ackermannin algoritmi Sumea säätö Tilasäätö Prosessia säädetään tilojen mukaan Suljetun järjestelmän siirtofunktion navat asetellaan

Lisätiedot

Värähdysliikkeet. q + f (q, q, t) = 0. q + f (q, q) = F (t) missä nopeusriippuvuus kuvaa vaimenemista ja F (t) on ulkoinen pakkovoima.

Värähdysliikkeet. q + f (q, q, t) = 0. q + f (q, q) = F (t) missä nopeusriippuvuus kuvaa vaimenemista ja F (t) on ulkoinen pakkovoima. Torstai 18.9.2014 1/17 Värähdysliikkeet Värähdysliikkeet ovat tyypillisiä fysiikassa: Häiriö oskillaatio Jaksollinen liike oskillaatio Yleisesti värähdysliikettä voidaan kuvata yhtälöllä q + f (q, q, t)

Lisätiedot

Matemaattinen Analyysi

Matemaattinen Analyysi Vaasan yliopisto, 009-010 / ORMS1010 Matemaattinen Analyysi 8. harjoitus 1. Ratkaise y + y + y = x. Kommentti: Yleinen työlista ratkaistaessa lineaarista, vakiokertoimista toisen kertaluvun differentiaaliyhtälöä

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Teknillinen tiedekunta Älykkäät koneet ja järjestelmät helmikuu

Lisätiedot

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r Luento 13: Periodinen liike Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä θ F t m g F r 1 / 27 Luennon sisältö Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä 2 / 27 Johdanto Tarkastellaan jaksollista liikettä (periodic

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU ENSO IKONEN PYOSYS 1 SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU Enso Ikonen professori säätö- ja systeemitekniikka http://cc.oulu.fi/~iko Oulun yliopisto Älykkäät koneet ja järjestelmät, Systeemitekniikka Feb 2019

Lisätiedot

Harjoitustyö 3. Heiluri-vaunusysteemin parametrien estimointi

Harjoitustyö 3. Heiluri-vaunusysteemin parametrien estimointi Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Systeemianalyysin laboratorio Mat-2.4129 Systeemien identifiointi Harjoitustyö 3 Heiluri-vaunusysteemin parametrien estimointi Yleistä Systeemianalyysin laboratoriossa

Lisätiedot

Harjoitus Etsi seuraavien autonomisten yhtälöiden kriittiset pisteet ja tutki niiden stabiliteettia:

Harjoitus Etsi seuraavien autonomisten yhtälöiden kriittiset pisteet ja tutki niiden stabiliteettia: Differentiaaliyhtälöt, Kesä 216 Harjoitus 2 1. Etsi seuraavien autonomisten yhtälöiden kriittiset pisteet ja tutki niiden stabiliteettia: (a) y = (2 y) 3, (b) y = (y 1) 2, (c) y = 2y y 2. 2. Etsi seuraavien

Lisätiedot

Matematiikka B3 - Avoin yliopisto

Matematiikka B3 - Avoin yliopisto 2. heinäkuuta 2009 Opetusjärjestelyt Luennot 9:15-11:30 Harjoitukset 12:30-15:00 Tentti Lisäharjoitustehtävä Kurssin sisältö (1/2) 1. asteen Differentiaali yhtälöt (1.DY) Separoituva Ratkaisukaava Bernoyulli

Lisätiedot

Normaaliryhmä. Toisen kertaluvun normaaliryhmä on yleistä muotoa

Normaaliryhmä. Toisen kertaluvun normaaliryhmä on yleistä muotoa Normaaliryhmä Toisen kertaluvun normaaliryhmä on yleistä muotoa x = u(t,x,y), y t I, = v(t,x,y), Funktiot u = u(t,x,y), t I ja v = v(t,x,y), t I ovat tunnettuja Toisen kertaluvun normaaliryhmän ratkaisu

Lisätiedot

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1 SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1 1 (26) Fourier-muunnos ja jatkuva spektri Spektri taajuuden funktiona on kompleksiarvoinen funktio, jonka esittäminen graafisesti edellyttää 3D-kuvaajan piirtämisen. Yleensä

Lisätiedot

Säätötekniikan perusteet. Merja Mäkelä 3.3.2003 KyAMK

Säätötekniikan perusteet. Merja Mäkelä 3.3.2003 KyAMK Säätötekniikan perusteet Merja Mäkelä 3.3.2003 KyAMK Johdanto Instrumentointi automaation osana teollisuusprosessien hallinnassa Mittalaitteet - säätimet - toimiyksiköt Paperikoneella 500-1000 mittaus-,

Lisätiedot

6. Toisen ja korkeamman kertaluvun lineaariset

6. Toisen ja korkeamman kertaluvun lineaariset SARJAT JA DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT 2003 51 6. Toisen ja korkeamman kertaluvun lineaariset differentiaaliyhtälöt Määritelmä 6.1. Olkoon I R avoin väli. Olkoot p i : I R, i = 0, 1, 2,..., n, ja q : I R jatkuvia

Lisätiedot

Identifiointiprosessi

Identifiointiprosessi Identifiointiprosessi Koesnnittel, identifiointikoe Mittastlosten / datan esikäsittely Ei-parametriset menetelmät: - transientti-, korrelaatio-, taajs-, Forier- ja spektraalianalyysi => askel-, implssi-

Lisätiedot

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C Tehtävä a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt =, 5 0 3 =, 5 0 3 C s protonin varaus on, 6 0 9 C Jaetaan koko virta yksittäisille varauksille:, 5 0 3 C s kpl = 9 05, 6 0 9 s b) di = Jd = J2πrdr,

Lisätiedot