Luento 7. Järjestelmien kokoaminen osista

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Luento 7. Järjestelmien kokoaminen osista"

Transkriptio

1 Luento 7 Lineaaristen järjestelmien analyysi Järjestelmä yhdistelmät, takaisinkytkentä Taajuusvaste Stabiilisuus analyysi taajuustasossa 8..6 Järjestelmien kokoaminen osista Lineaaristen järjestelmien tapauksessa yksittäisinten osasysteemien malleista päästään laajojen järjestelmien malleihin lohkokaavioalgebran avulla. Lohkokaavioalgebrassa peruselementtejä ovat osajärjestelmiä kuvaavat siirtofunktiot Siirtofunktiot voivat perustua impulssivasteen Laplace-muunnokseen H(s) Fourier-muunnokseen H(f) [s=iπf] 8..6

2 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Lohkokaaviomuunnokset: Signaalit Lohkokaavioissa yksittäinen signaali voidaan viedä useaan eri lohkoon (signaalin haaraantuminen). Lohkokaavio on informaatiokaavio ja informaatiota jaettaessa se ei vähene vaan monistuu. Jokaisessa haarassa kulkee sama informaatio. Y() s = Y() s = Y() s = U() s 3 U(s) Y (s) Y (s) Y 3(s) Eri signaalit voidaan yhdistää summaelimen avulla. Summaelimessä voidaan signaalit laskea yhteen tai vähentää toisistaan. Etumerkit summaelimessä signaalin kohdalla kertovat signaalin etumerkin summalausekkeessa. Ys () = U() s U() s U () s U (s) U (s) U 3(s) _ Y(s) Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Signaalin kulkeminen lohkon läpi Lohkon lähtösignaali (vaste) saadaan kertomalla tulosignaali (heräte) lohkon siirtofunktiolla U(s) Tämän peruskaavan avulla voidaan johtaa muunnoskaava lohkojen sarjakytkennälle. Otetaan käyttöön apumuuttuja ε (s), joka myöhemmin eliminoidaan U(s) G(s) G (s) Ys () = G ()() sε s Ys () = G() sg() sus () = GTOT () sus () ε () s = G su() s G () s = G() s G () s TOT Y(s) = G(s)U(s) ε (s) G (s) Y(s) U(s) G (s)g (s) Y(s)

3 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Signaalin kulkeminen lohkon läpi Johdetaan nyt muunnoskaava rinnankytkennälle U(s) ε(s) G (s) U(s) Y(s) U(s) ε(s) G (s) Ys () = ε() s ε() s ε() s = G() su() s Y() s = G() su() s G() su() s ε () s = G() su() s Ys () = G() s G() s Us () = G () sus () G () s= G() s G() s ( ) TOT TOT U(s) Y(s) G (s) G (s) Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Signaalin kulkeminen lohkon läpi Silmukkakytkennän (takaisinkytkennän) muunnoskaavaksi saadaan U(s) ε(s) Y(s) G (s) _ ε(s) Y(s) G (s) RYs () = G() sε() s S ε() s = U() s ε() s Ys () = G() sbus () G() sys () g T ε () s = G() s Y() s Y() s = G() su() s G() s G() s Y() s b G() s G() sgy() s = G() su() s G () s Ys () = G s G s U () s = G su s G s G () s TOT () () TOT () = () () G() s G () s U(s) G (s) G (s)g (s) Y(s) 3

4 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Lohkokaaviomuunnokset: Peruskytkennät Peruskytkentöjen lohkokaaviomuunnokset koottuna: Sarjaan U(s) G (s) G (s) Y(s) U(s) G (s)g (s) Y(s) Rinnan U(s) Silmukkaan U(s) _ G (s) G (s) G (s) Y(s) Y(s) U(s) U(s) G (s) G (s) G (s) G (s)g (s) Y(s) Y(s) G (s) Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Limittäiset rakenteet Jos järjestelmässä on limittäisiä rakenteita, niin lohkokaaviomuunnokset voidaan ratkaista algebrallisesti - kuten perusmuunnoskaavoja johtaessa tai eliminoimalla limittäiset rakenteet (siirtämällä summa-ja haaraantumispisteitä lohkojen yli) ja sitten käyttämällä perusmuunnoskaavoja. Ei limittäisiä rakenteita Limittäisiä rakenteita

5 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Summa- ja haaraantumispisteiden siirrot Summapisteen siirto vastavirtaan ja myötävirtaan - ratkaistaan G X U G U G X U G Y U b g b g Y= GU GU = G GU U = GG U GU x x GG = G G = G G x x G Y U G U G X U G Y U Y G b g b g Y= G GU U = GG U GU = GU GU x Gx = GG Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Summa- ja haaraantumispisteiden siirrot Haaraantumispisteen siirto vastavirtaan ja myötävirtaan G Y G X Y U Y G G Y R S T Y = GGU = G U Y = GU U Y X G G = GG X Y G X U Y G G R S T Y = GU = G GU U Y X G= GXG GX = G G 8..6 Y = GU 5

6 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Summa- ja haaraantumispisteiden siirrot G G/G G G G GG G G G G/G G G G GG G G 8..6 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Summa- ja haaraantumispisteiden siirrot Summapisteiden järjestystä voidaan vaihtaa toisten summapisteiden välillä U U U _ Y U _ Y Y = U U U3 U 3 U 3 Haaraantumispisteiden järjestystä voidaan vaihtaa toisten haaraantumispisteiden välillä Y Y U Y U Y Y = Y = Y3 = U Y 3 Y 3 Summapisteiden ja haaraantumispisteiden välistä järjestystä ei voida vaihtaa

7 Nolla- ja ykköslohkot Mikäli lohkon siirtofunktio on nolla, niin kaikilla tulosuureen arvoilla lähtösuure on aina nolla. Tämä lohko kuvaa informaatiokatkosta - lohko, siihen tulevat ja siitä lähtevät signaalit voidaan jättää pois lohkokaaviosta. U G Y U G Y Nolla- ja ykköslohkot Mikäli lohkon siirtofunktio on yksi, niin kaikilla tulosuureen arvoilla lähtösuure on aina sama kuin tulosuure ja kyseinen lohko voidaan jättää kaaviosta pois. Järjestelmien lohkokaaviossa on usein merkitty lohkot mittaukselle tai toimilaitteelle ja mikäli oletetaan ideaalinen mittaus tai toimilaite, niin näiden lohkojen siirtofunktiot voidaan korvata ykkösellä - ja jättää kokonaan pois lohkokaaviosta. U G Y U G Y U G Y

8 Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Esimerkki: limittäiset rakenteet Ratkaistaan oheisen järjestelmän kokonaissiirtofunktio tulosignaalista R lähtösignaaliin Y algebrallisesti G (s) R(s) E(s) U(s) Y(s) G (s) G 3(s) _ R S T Y= GU G E U = GE 3 E= R GU 4 R S T Y GG G 3 = GG R = G R TOT 4 G 4(s) Y= GG E G E 3 E= R GG E Y= GG G E GG E= R R S T b b 3 4 g g Perustuu kurssin AS-74. Analoginen säätö luentomateriaaliin Esimerkki: limittäiset rakenteet Ratkaistaan oheisen järjestelmän kokonaissiirtofunktio tulosignaalista R lähtösignaaliin Y lohkokaaviomuunnoksilla Siirretään E:n haaraantumispiste U:n haaraantumispisteen luo (haaraantumispisteiden järjestys voidaan vaihtaa keskenään), jolloin päästään eroon limittäisistä rakenteista ja voidaan käyttää aikaisemmin johdettuja peruskytkentöjen kaavoja. G (s) R(s) E(s) U(s) Y(s) G (s) G 3(s) _ G 4(s) G (s)/g (s) R(s) E(s) U(s) Y(s) G (s) G 3(s) _ G 4(s)

9 Esimerkki: limittäiset rakenteet Saadaan sama tulos kuin lohkokaavioalgebralla R(s) G (s) G (s)g 4(s) U(s) G (s)/g (s) G 3(s) Y(s) R(s) G (s) G (s)g 3 (s) G (s)g 4 (s) Y(s) LTI-järjestelmät u(t) h(t) y(t) Tarkastellaan lineaarista aikainvarianttia järjestelmää n n m m d d d d yt () = an yt () ayt () bm ut () bm ut () but (), n m n n m m dt dt dt dt Käytetään pyörivää osoitinta herätteenä i ft ut () = e π ja arvataan, että vaste on muotoa yt () = H( f) e i π ft

10 LTI-järjestelmät Sijoittamalla heräte sekä arvattu vaste differentiaaliyhtälöön saadaan ( iπ f ) al( i π f ) H( f) e π = bk ( iπ f ) e H( f) = n m n l i ft k iπ ft l= k= m k bk ( iπ f ) k = n n l ( iπ f ) al ( iπ f ) k = Siirtofunktio Joten taajuudella f pyörivää osoitin generoi vasteeksi samalla taajuudella pyörivän osoittimen, jonka amplitudi ja vaihe ovat muuttuneet iπ ft iπ ft iarg H( f ) yt ( ) = H( f) e = H( f) e Taajuusvaste Järjestelmän taajuusvaste saadaan syöttämällä sisään eri taajuisia sini-muotoisia signaaleja ja katsomalla kuinka niiden amplitudi ja vaihe muuttuvat kulkiessaan järjestelmän läpi. iπ ft iπ ft ut () = cos( π ft) = ( e e ) i π ft * iπ ft yt () = H( f) e H ( f) e iπ ft iarg( H( f )) iπ ft iarg( H( f )) yt () = H( f) e H( f) e y( t) = H( f) cos π ft arg H( f) ( ) Lineaarinen järjestelmä ei aiheuta taajuuden muuntumista. 8..6

11 Taajuusvaste Taajuusvaste on järjestelmän vaste sini-muotoiseen herätteeseen. Siirtofunktio jarg ( H( f )) jφ ( f ) H( f ) = H( f) e = A( f )e Amplitudivaste (amplitudi funktio) A( f) = H( f) Vaihevaste (vaihefunktio) φ ( f ) = arg ( H( f) ) Vaiheviive (kantoaallon viive) [phase/carrier delay] Vaihesiirto vastaa aikatasossa signaalin viivästymistä t d (f)=φ(f)/πf iπ ft F{ δ ( t t )} d d = e 8..6 Taajuusvaste Vasteen y(t) Fourier-muunnos: Y(f)=H(f)U(f) Vasteen y(t) spektritiheys saadaan impulssivasteen ja herätteen spektritiheyksien tulona: Y( f) = H( f) U( f) U( f) Y( f) H ( f ) H ( f ) Tehonsiirtofunktio Järjestelmä suodattaa signaalia u(t) 8..6

12 Boden käyrät Vahvistuskäyrä Tehonsiirtofunktio logaritmi kulmataajuuden ω=π f (rad/s) funktiona log ( H(ω/(π)) ) Vaihekäyrä Vaihevaste asteina φ(f) 8 /(π) kulmataajuuden ω=π f (rad/s) funktiona φ(ω/(π)) Phase (deg) Magnitude (db) Bode Diagram Frequency (rad/sec) Amplitudi ja vaihevääristymät Halutaan siirtää signaali u(t) järjestelmän läpi, ilman että signaalin muoto vääristyy. Ideaalitapauksessa y(t)=a u(t-τ d ), missä a> on vakio Tätä vastaa taajuusvaste Y(f)=a U(f) e -iπfτ d Tällöin järjestelmän siirtofunktion pitää olla vakio H(f)=a e -iπfτ koko signaalin u(t) kaistalla Käytännössä näin ei tapahdu, vaan signaali vääristyy Amplitudi vääristymä: A(f) A Vaihevääristymä: φ(f) πfτ

13 Amplitudi ja vaihevääristymät Ryhmäkulkuaika d tg ( f) = ( f) π df φ kuvaa vaiheen muutosta taajuuden funktiona. Ideaalisessa tapauksessa t g on taajuudesta riippumaton vakio. Vaihevääristymä kaistanpäästösignaalille u(t) kaistalla (f c -B/, f c B/), f c kantoaallon taajuus Δ tg = max tg( f ) tg( fc) f ( f B, f B ) c c f Δf Δ φ = dφ πδtg Δf f Vaiheen muutos taajuuden muutoksen suhteen Vaihevääristymät Tarkastellaan lineaarisesti moduloitua signaalia, jonka kaistanleveys on B ut () = xt ()cos( π ft c ) U( f) = X( f fc) X( f fc) Signaali kulkee kanavan (järjestelmän) läpi. Kanavan siirtofunktio on i( π fτg φ sgn f ) H( f) = ae A( f) = a Amplitudivaste φ( f) = π fτg φ, f > Vaihevaste Vaiheviive φ t ( ) d f = τ g π f Ryhmäviive dφ( f ) t ( f ) = = τ π df 8..6 g g 6 3

14 Vaihevääristymät Ulostulosignaali taajuustasossa i f d i d i f d i d Y( f) H( f) U( f) X( f fc) ae π τ φ X( f fc) e π τ = = φ i i ja aikatasossa F cos π ft φ = δ f f e φ δ f f e ( ( ) ) yt () = xt ( τ )cos π f t τ φ { ( c )} ( c) ( c) g c d d ( π ( ( ))) yt () = xt ( τg)cos fc t td f φ c τ d = τg π φ Ryhmäviive Vaiheviive / kantoaallon viive Vaihevääristymät Pelkkä vakio vaiheensiirto φ voi aiheuttaa signaalin vakavaa vääristymistä 4 4 x(t) u(t) t -4 5 t 4 4 x(t-τ g ) y(t) t 8..6 yt () = xt ( τ g)cos π fc( t τd) 8 ( ) 4

15 Esimerkki. Tarkastellaan T:n mittaista jännitepulssia u in (t), jonka amplitudi on A. T t u () in t = AΠ T RC-suodattimen impulssivaste h(t)=/τe -t/τ, τ=rc Ratkaistaan suodattimen ulostulo u out (t) Esimerkki. Viivästetyn pulssin Fourier-muunnos T t π i { } π e Uin( f) = F uin( t) = F AΠ = ATsinc( ft) e = A T iπ f i F x( t τ ) = X( f) e T i ft { } π fτ Impulssivasteen Fourier-muunnos τ t H( f) = F{ h( t) } = F{ τ e } = iπ fτ Suodatettu signaali iπ ft e Uout ( f) = H( f) Uin( f) = A H( f) iπ f t F AΠ = ATsinc( ft) T

16 Esimerkki Ulostulojänniteen Fourier-muunnos i Uout ( f) = H( f) Uin( f) = A H( f) e iπ f π ft ( ) iπ ft = X( f) X( f) e, X( f) = A H( f) X ( f ) iπ f F x() t dt Ratkaistaan X(f):n käänteismuunnos iπ f t t t τ τ A e dt A e t = xt () = F { X( f) } = F A H( f) = τ iπ f t < Ulostulojänniteen lausekkeeksi saadaan i { } { π ft out } u t F U f F X f X f e x t x t T out ( ) = ( ) = ( ) ( ) = ( ) ( ) i { ( τ )} = X( f) e F x t π fτ Suodatettu pulssi t < t τ uout () t = A e t T ( t T) t τ τ A e e t > T Esimerkki

17 in () ~ Esimerkki. Tarkastellaan RC-suodinta d R it () = C uout () t it () dt u t C u () t Impulssivaste d ht () = ( δ () t ht ()) dt RC i π fh( f) = H( f) RC H( f) = RC iπ f RC ( ) out u () t = Ri() t u () t in out d u out () t = u in() t u out () t dt RC = = iπ f RC RC ( ) t RC ht () F RC e Jos RC=, niin h(t) Esimerkki. A( f ) = Magnitude (db) Bode Diagram { } φ( f ) = arg H( f) = arctan( π f) Phase (deg) Frequency (rad/sec) ω=π f

18 Ryhmäviive Esimerkki. d d tg ( f) = φ( f) = arctan( π f) = π df π df ( π f ) Taajuusvääristymä kaistalla B=/π Hz taajuuden ympäristössä f c =/π Hz kaistanleveydellä Δ τ g = max = 3 f, π π 4 = = = 5 Δφ πδtg Δ f = π Δf 5 ( π f ) 3 π π π π π π Tarkastellaan signaalia uin ( t) = Acos( π ft) Acos( π ft) Siirtofunktio H( f) = iπ f Esimerkki. π i 4 i.5π H = = e = e π i 3 iarctan(3) i.3976π H = = e e π i3 5 Vaiheen muutos B=/(π) kaistalla Ulostulo signaali 3 f =, f = π π 4 Δφ=atan(3)-atan().4636 Δφ πδtg Δ f = π = =.8 5π 5 uout ( t) = A cos( t.5π ) A cos( 3( t.35π ))

19 Taajuusvasteen tekijät Taajuustasossa osoittajan tekijöiden itseisarvot kerrotaan keskenään ja ne jaetaan nimittäjän tekijöiden itseisarvoilla. Osoittajan tekijöiden napakulmat lasketaan yhteen ja niistä vähennetään nimittäjän tekijöiden napakulmat. s-tason siirtofunktio f-tason siirtofunktio s a iπ f a Gs () = Gi ( π f) G( f) = ( s b)( s c) ( i π f b)( i π f c) iπ f a ( iπ f ) a ( ) = = π π ( π ) ( π ) { G( f) } { iπ f a} { iπ f b} { iπ f c} Gf i f b i f c i f b i f c = kompleksi luvun kulma (arg) Taajuusvasteen tekijät Tehonsiirtofunktio esitetään usein desibeleinä pp = ( p ) ( p ) ( p ) log log log log 3 p3 ( Gf ) = ( Gf ) log ( ) log ( ) iπ f a = log ( Gf ( ) ) = log iπ f b iπ f c ( i π f a i π f b i π f c) = log log log

20 Taajuusvasteen tekijät Desibelin yksikkö db on suhteellinen yksikkö Tehonsiirron tapauksessa yksikkö on dbw (db verrattuna W.iin) dbm (db verrattuna mw:iin) dbp (db verrattuna pw:iin) dbf (db verrattuna fw:iin) 3 mw = W 3 W = log 3log dbw W = 3dBW mw =.W.W mw log log 3 = W mw = log dbm 3 dbm ( ).W log = log ( ) dbw 7 dbw W Taajuusvasteen tekijät Jännitesignaalin tapauksessa amplitudivasteen G(f) :n yksikkö on volttia V dbv (db verrattuna V:iin) dbmv(db verrattuna mv:iin) log ( G(f) ) dbv mutta log ( G(f) ) dbw

21 Vakiokerroin Siirtofunktio on reaalinen ja vakio G( f) = G( f) = K = = { G( f) }, { G( f) } π rad =-8 Im Im K Re -K Re lgk Boden vahvistuskäyrä ω deg Boden vaihekäyrä ω ω=π f Boden vahvistuskäyrä deg Boden vaihekäyrä ω lgk ω Integraattori ja derivaattori Im G ( f) = iπ f Derivaattorin siirtofunktio jω Re G ( f) = = i Integraattorin siirtofunktio iπ f π f G( f) = π f, G( f) = Im π f π π { G( jω) }, { G( jω) } rad = -9 -jω Re Boden vahvistuskäyrä deg Boden vaihekäyrä db/dek ω 9 ω Boden vahvistuskäyrä deg Boden vaihekäyrä ω ω db/dek -9

22 Viive Viive aikatasossa vastaa vaihesiirtoa taajuustasossa Gf ( ) = e iπ fτ = cos( π fτ) j sin( π fτ) Gf π fτ π fτ ( ) = cos ( ) sin ( ) = = Im sin( π fτ) { Gf ( )} = arctan = arctan ( tan( π fτ) ) = π fτ cos( π fτ) Re Boden vahvistuskäyrä ω deg Boden vaihekäyrä ω Ensimmäisen kertaluvun termit. kertaluvun siirtofunktiot G ( f) = iπ ft, T > G ( f) = iπ ft Approksimaatio Boden diagrammille Boden vahvistuskäyrä deg Boden vaihekäyrä db/dek 9 ω ω /T./T /T Boden vahvistuskäyrä deg Boden vaihekäyrä /T ω -db/dek./t /T ω

23 Ensimmäisen kertaluvun termit. kertaluvun järjestelmän Boden kuvaaja G ( f) = iπ f Bode Diagram Magnitude (db) Phase (deg) Frequency (rad/sec) Toisen kertaluvun termit Toisenkertaluvun siirtofunktio ωn ωn Gs () = G( f) = s ζω s ω ω π f i π f ζω ( ) ( ) ( ( ) ) ( ) n n n n = Resonanssitaajuus: ωr = ωn ζ ( π f ω ) ζ( π f ω ) j n n Boden vahvistuskäyrä (ζ=) ω n -4 db/dec Boden vaihekäyrä (ζ=).ω n -8 ω n

24 w=; w=logspace(-,,); zeta=.:.:; Toisen kertaluvun termit for k=:length(zeta) sys{k}=tf([ w^],[ *zeta(k)*w w^]); [mag(k,:),pha(k,:)]=bode(sys{k},w); end; subplot(,,) semilogx(w/w,*log(mag)) xlabel('\omega/\omega_') ylabel('db') subplot(,,) semilogx(w/w,pha,w/w,- 8*ones(size(w)),'k--') xlabel('\omega/\omega_') ylabel('deg') db deg ω/ω ζ= ζ= ζ=. ζ=. - - ω/ω Stabiilisuus Tarkastellaan stabiilin järjestelmää H( f) = A( f) e φ i ( f ) U( f ) Y( f) H(f) Tarkastellaan sini-muotoista herätettä H( f) = A( f) e ut () = cos iφ ( f) ( π f) ( π φ ) yt ( ) = A( f)cos f ( f)

25 Stabiilisuus Myötäkytkentä U( f ) H(f) E( f) - E( f) = U( f) H( f) U( f) ( π ) ( π φ ) et ( ) = cos f A( f)cos f ( f) Jos vaihesiirtoa on 8 erosignaali e(t) interferoi konstruktiivisesti (merkki vaihtuu) ( ) ( π ) et () = A( f) cos f et () > ut () Stabiilisuus Tehdään negatiivinen takaisinkytkentä E ( f ) - H(f) U ( f ) Y ( f ) E( f) = U( f) Y( f) Y( f) = H( f) E( f) H( f) Y( f) = U( f) H( f) Jos järjestelmän H vaihesiirto on -8, niin signaaliin u(t) summautuu se itse A(f):llä skaalattuna rekursiivisesti e () t = u() t et () = Afe ( ) () t ut () = ( Af ( ) ) ut () e() t = A( f) e() t ut () = ( A( f) A( f) ) ut () k k e () t = ( A ( f) A ( f)... A( f) ) u() t k Summa A(f)A(f).. konvergoi arvoon /(A(f)), jos A(f)<, jolloin y(t)=a(f)e(t) pysyy rajoitettuna

26 Stabiilisuus kriteeri Sillä taajuudella, jolla vaihe leikkaa -8 vahvistuksen pitää olla log(a(f))< db Vahvistusvara: Kuinkapaljon vahvistusta voidaan kasvattaa ennen kuin takaisinkytketystä db järjestelmästä tulee epästabiili Vaihevara: Kuinkapaljon vaihetta voidaan jätättää ennen kuin järjestelmästä tulee epästabiili Boden vahvistuskäyrä Vahvistusvara -8 Vaihevara Esimerkki 3. Ensimmäisenkertaluvun systeemi voidaan tulkita takaisinkytketyksi integraaliksi K K iπ f H( f) Gf ( ) = = = iπ f K K H( f) iπ f Avoimen silmukan siirtofunktio H( f) = K i π f

27 Esimerkki 3. Jos K< se vastaa -8 vaihesiirtoa ja log( K ) vahvistusta Jos K> se vastaa vaihesiirtoa ja log( K ) vahvistusta K > K < -8 K> K< Jos K< vaihe on -7 kaikilla f, koska H(f) f, ei takaisinkytketty järjestelmä ole stabiili Jos K> vaihe on -9 kaikilla f, joten takaisinkytketty järjestelmä on stabiili Esimerkki 4. Tarkastellaan 3. kertaluvun suodatinta H( f) = K i f Uf ( ) E( f ) Y( f) ( π ) H(f) - Ratkaistaan suurin mahdollinen K:n arvo, jolla takaisinkytketty järjestelmä on stabiili

28 Esimerkki 4 Boden diagrammi - Bode Diagram Vahvistusvara 6 db Magnitude (db) Phase (deg) Frequency (rad/sec) 6 log( K) K = 6.3 8

Luento 7. LTI-järjestelmät

Luento 7. LTI-järjestelmät Luento 7 Lineaaristen järjestelmien analyysi taajuustasossa Taajuusvaste Stabiilisuus..7 LTI-järjestelmät u(t) h(t) y(t) Tarkastellaan lineaarista aikainvarianttia järjestelmää n n m m d d d d yt () =

Lisätiedot

Luento 7. tietoverkkotekniikan laitos

Luento 7. tietoverkkotekniikan laitos Luento 7 Luento 7 LTI järjestelmien taajuusalueen analyysi II 7. LTI järjestelmän taajuusvaste Vaste kompleksiselle eksponenttiherätteelle Taajuusvaste, Boden diagrammi 7.2 Signaalin muuntuminen LTI järjestelmässä

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

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

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

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

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

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

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

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi ELEC-C123 Säätötekniikka Luku 7: Taajuusanalyysi Taajuusanalyysi Aikaisemmilla luennoilla on tarkasteltu systeemien käyttäytymistä aikatasossa (differentiaaliyhtälöt, herätteet ja vasteet) tai Laplace-tasossa

Lisätiedot

Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Taajuusanalyysi. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Taajuusanalyysi. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi Taajuusanalyysi ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 7: Taajuusanalyysi Aikaisemmilla luennoilla on tarkasteltu systeemien käyttäytymistä aikatasossa (differentiaaliyhtälöt, herätteet ja vasteet) tai Laplace-tasossa

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

Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Taajuusanalyysi. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Esimerkki: Laaduntasaussäiliö. Taajuusanalyysi. ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi Taajuusanalyysi ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 7: Taajuusanalyysi Aikaisemmilla luennoilla on tarkasteltu systeemien käyttäytymistä aikatasossa (differentiaaliyhtälöt, herätteet ja vasteet) tai Laplace-tasossa

Lisätiedot

1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen

1 Vastaa seuraaviin. b) Taajuusvasteen Vastaa seuraaviin a) Miten määritetään digitaalisen suodattimen taajuusvaste sekä amplitudi- ja vaihespektri? Tässä riittää sanallinen kuvaus. b) Miten viivästys vaikuttaa signaalin amplitudi- ja vaihespektriin?

Lisätiedot

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus

Luento 8. Suodattimien käyttötarkoitus Luento 8 Lineaarinen suodatus Ideaaliset alipäästö, ylipäästö ja kaistanpäästösuodattimet Käytännölliset suodattimet 8..007 Suodattimien käyttötarkoitus Signaalikaistan ulkopuolisen kohinan ja häiriöiden

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

Elektroniikka, kierros 3

Elektroniikka, kierros 3 Elektroniikka, kierros 3 1. a) Johda kuvan 1 esittämän takaisinkytketyn systeemin suljetun silmukan vahvistuksen f lauseke. b) Osoita, että kun silmukkavahvistus β 1, niin suljetun silmukan vahvistus f

Lisätiedot

ELEC-A7200 Signaalit ja järjestelmät

ELEC-A7200 Signaalit ja järjestelmät ELEC-A700 Signaalit ja järjestelmät Professori Riku Jäntti Luento 3. Lineaariset aikainvariantit (LTI) järjestelmät taajuusalueessa Signaalin suodattaminen Epälineaariset muistittomat järjestelmät Satunnaissignaalit

Lisätiedot

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

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

Lisätiedot

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

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 8: Säädetyn järjestelmän hyvyys aika- ja taajuustasossa, suunnittelu taajuustasossa, kompensaattorit ELEC-C3 Säätötekniikka Luku 8: Säädetyn järjestelmän hyvyys aika- ja taajuustasossa, suunnittelu taajuustasossa, kompensaattorit Hyvyyskriteerit Aikaisemmilla luennoilla on havainnollistettu, miten systeemien

Lisätiedot

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa

Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa Signaalit ja järjestelmät aika- ja taajuusalueissa Signaalit aika ja taajuusalueissa Muunnokset aika ja taajuusalueiden välillä Fourier sarja (jaksollinen signaali) Fourier muunnos (jaksoton signaali)

Lisätiedot

S Signaalit ja järjestelmät

S Signaalit ja järjestelmät dsfsdfs S-72.1110 Työ 2 Ryhmä 123: Tiina Teekkari EST 12345A Teemu Teekkari TLT 56789B Selostus laadittu 1.1.2007 Laboratoriotyön suoritusaika 31.12.2007 klo 08:15 11:00 Esiselostuksen laadintaohje Täytä

Lisätiedot

Luento 4 Fourier muunnos

Luento 4 Fourier muunnos Luento 4 Luento 4 Fourier muunnos 4. F muunnos F muunnos Oppenheim 4. 4. Energiaspektri (spektritiheys) Rayleigh'n energia teoreema, energiaspektri Kaistanleveys Boden diagrammi 4.3 F muunnoksen ominaisuudet,

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

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

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe SGN-100 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe 6.4.010 Sivuilla 1- on. Älä vastaa siihen, jos et ollut ensimmäisessä välikokeessa. Tentin kysymykset ovat sivuilla 3-4. Vastaa vain jompaan kumpaan kokeeseen,

Lisätiedot

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SG-00 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 6.3.006 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle ja

Lisätiedot

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SG-00 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti..005 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle ja sen

Lisätiedot

Analogiatekniikka. Analogiatekniikka

Analogiatekniikka. Analogiatekniikka 1 Opintojakson osaamistavoitteet Opintojakson hyväksytysti suoritettuaan opiskelija: osaa soveltaa ja tulkita siirtofunktiota, askelvastetta, Bodediagrammia ja napa-nolla-kuvaajaa lineaarisen, dynaamisen

Lisätiedot

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe SGN-00 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe 9.3.009 Sivuilla - on. Älä vastaa siihen, jos et ollut ensimmäisessä välikokeessa. Tentin kysymykset ovat sivuilla 3-4. Vastaa vain jompaan kumpaan kokeeseen,

Lisätiedot

Luento 2. Jaksolliset signaalit

Luento 2. Jaksolliset signaalit Luento Jaksollisten signaalien Fourier-sarjat Viivaspektri S-.7. Signaalit ja järjestelmät 5 op KK ietoliikennelaboratorio Jaksollinen (periodinen) Jaksolliset signaalit Jaksonaika - / / Perusjakso Amplitudi

Lisätiedot

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SG-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 24.4.2006 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle

Lisätiedot

Digitaalinen Signaalinkäsittely T0125 Luento 4-7.04.2006

Digitaalinen Signaalinkäsittely T0125 Luento 4-7.04.2006 Digitaalinen Signaalinkäsittely T5 Luento 4-7.4.6 Jarkko.Vuori@evtek.fi Z-taso Z-taso on paljon käytetty graafinen esitystapa jonka avulla voidaan tarkastella signaalien taajuussisältöjä sekä järjestelmien

Lisätiedot

Luento 2. S Signaalit ja järjestelmät 5 op TKK Tietoliikenne Laboratorio 1. Jean Baptiste Joseph Fourier ( )

Luento 2. S Signaalit ja järjestelmät 5 op TKK Tietoliikenne Laboratorio 1. Jean Baptiste Joseph Fourier ( ) Luento Jasollisten signaalien Fourier-sarjat Viivaspetri S-.7. Signaalit ja järjestelmät 5 op KK ietoliienne Laboratorio Jean Baptiste Joseph Fourier (768-83) Ransalainen matemaatio ja fyysio. Esitti Fourier-sarjat

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

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

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 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

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

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SG-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 30.1.2006 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle

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

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

1. Annettu siirtofunktio on siis G(s) ja vastaava systeemi on stabiili. Heräte (sisäänmeno) on u(t) = A sin(ωt), jonka Laplace-muunnos on

1. Annettu siirtofunktio on siis G(s) ja vastaava systeemi on stabiili. Heräte (sisäänmeno) on u(t) = A sin(ωt), jonka Laplace-muunnos on Aalto-yliopiston Perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Mat-419 Systeemien Identifiointi 8 harjoituksen ratkaisut 1 Annettu siirtofunktio on siis G(s) ja vastaava systeemi

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

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SG-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 21.3.2006 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle

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

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät Laskuharjoitus 8 - ratkaisut 1. Tehtävässä on taustalla ajatus kantoaaltomodulaatiosta, jossa on I- ja Q-haarat, ja joka voidaan kuvata kompleksiarvoisena kantataajuussignaalina.

Lisätiedot

4. Fourier-analyysin sovelletuksia. Funktion (signaalin) f(t) näytteistäminen tapahtuu kertomalla funktio näytteenottosignaalilla

4. Fourier-analyysin sovelletuksia. Funktion (signaalin) f(t) näytteistäminen tapahtuu kertomalla funktio näytteenottosignaalilla 4.1 Näytteenottolause 4. Fourier-analyysin sovelletuksia Näyttenottosignaali (t) = k= δ(t kt). T on näytteenottoväli, ja ω T = 1 T on näyttenottotaajuus. Funktion (signaalin) f(t) näytteistäminen tapahtuu

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

A B = 100, A = B = 0. D = 1.2. Ce (1.2 D. C (t D) 0, t < 0. t D. )} = Ae πjf D F{Π( t D )} = ADe πjf D sinc(df)

A B = 100, A = B = 0. D = 1.2. Ce (1.2 D. C (t D) 0, t < 0. t D. )} = Ae πjf D F{Π( t D )} = ADe πjf D sinc(df) ELEC-A7 Signaalit ja järjestelmät Syksy 5 Tehtävä 3. a) Suoran tapauksessa ratkaistaan kaksi tuntematonta termiä, A ja B, joten tarvitaan kaksi pistettä, jotka ovat pisteet t = ja t =.. Saadaan yhtälöpari

Lisätiedot

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1

R = Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen on tällöin jännitteenjako = 1 Fysiikan mittausmenetelmät I syksy 206 Laskuharjoitus 4. Merkitään kaapelin resistanssin ja kuormaksi kytketyn piirin sisäänmenoimpedanssia summana R 000.2 Ω. Jännite R:n yli suhteessa sisäänmenojännitteeseen

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

ELEC-C1230 Säätötekniikka 10. laskuharjoitus Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu

ELEC-C1230 Säätötekniikka 10. laskuharjoitus Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrammit, kompensaattorien suunnittelu ELEC-C23 Säätötekniikka. laskuharjoitus Taajuustason tekniikat: Boden ja Nyquistin diagrait, kopensaattorien suunnittelu Quiz: Alla olevassa kuvassa on esitetty vaiheenjohtokopensaattorin siirtofunktio,

Lisätiedot

Sinin muotoinen signaali

Sinin muotoinen signaali Sinin muotoinen signaali Pekka Rantala.. Sini syntyy tasaisesta pyörimisestä Sini-signaali syntyy vakio-nopeudella pyörivän osoittimen y-suuntaisesta projektiosta. y u û α positiivinen pyörimissuunta x

Lisätiedot

spektri taajuus f c f c W f c f c + W

spektri taajuus f c f c W f c f c + W Kaistanpäästösignaalit Monet digitaaliset tiedonsiirtosignaalit ovat keskittyneet jonkin tietyn kantoaaltotaajuuden f c ympäristöön siten, että signaali omaa merkittäviä taajuuskomponetteja vain kaistalla

Lisätiedot

järjestelmät Luento 8

järjestelmät Luento 8 DEE-111 Lineaariset järjestelmät Luento 8 1 Lineaariset järjestelmät Risto Mikkonen 7.8.214 Luento 7 - Recap Z-muunnos ja sen ominaisuudet Lineaaristen dierenssiyhtälöiden käsittely Alku- ja loppuarvot

Lisätiedot

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki Enso Ikonen, Oulun yliopisto, systeemitekniikan laboratorio 2/23 Säätöjärjestelmien suunnittelu 23 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki Tehtävänä on suunnitella säätö prosessille ( ) = = ( +)( 2 + )

Lisätiedot

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 5.5.2008 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle

Lisätiedot

Kompleksianalyysi, viikko 6

Kompleksianalyysi, viikko 6 Kompleksianalyysi, viikko 6 Jukka Kemppainen Mathematics Division Funktion erikoispisteet Määr. 1 Jos f on analyyttinen pisteen z 0 aidossa ympäristössä 0 < z z 0 < r jollakin r > 0, niin sanotaan, että

Lisätiedot

T SKJ - TERMEJÄ

T SKJ - TERMEJÄ T-61140 SKJ - termit Sivu 1 / 7 T-61140 SKJ - TERMEJÄ Nimi Opnro Email Signaalinkäsittelyyn liittyviä termejä ja selityksiä Kevät 2005 Täytä lomaketta kevään aikana ja kerää mahdollisesti puuttuvia termejä

Lisätiedot

Dynaamisen järjestelmän siirtofunktio

Dynaamisen järjestelmän siirtofunktio Dynaamisen järjestelmän siirtofunktio Nyt päästään soveltamaan matriisilaskentaa ja Laplace muunnosta. Tutkikaamme, miten lineaarista mallia voidaan käsitellä. Kuten edellä on jo nähty säätötekniikassa

Lisätiedot

Fourier-analyysi, I/19-20, Mallivastaukset, Laskuharjoitus 7

Fourier-analyysi, I/19-20, Mallivastaukset, Laskuharjoitus 7 MS-C14, Fourier-analyysi, I/19- Fourier-analyysi, I/19-, Mallivastaukset, Laskuharjoitus 7 Harjoitustehtävä 7.1. Hetkellä t R olkoon s(t) 1 + cos(4πt) + sin(6πt). Laske tämän 1-periodisen signaalin s Fourier-kertoimet

Lisätiedot

Luento 8. tietoverkkotekniikan laitos

Luento 8. tietoverkkotekniikan laitos Luento 8 Luento 8 Signaalien suodatus 8. Ideaaliset suodattimet Ideaaliset alipäästö-, ylipäästö-, kaistanpäästö- ja kaistanestosuodattimet Oppenheim 6.3 8. Käytännön suodattimet Käytännön suodattimet,

Lisätiedot

Kotitehtävät 1-6: Vastauksia

Kotitehtävät 1-6: Vastauksia /V Integraalimuunnokset Metropolia/. Koivumäki Kotitehtävät -6: Vastauksia. Merkitse kompleksitasoon näiden kompleksilukujen sijainti: a = 3 j b = 3 35 (3 kulmassa 35 ) jπ / c = d = 3 e j 9.448 e cos(

Lisätiedot

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA S-55.1100 SÄHKÖTKNIIKKA A KTONIIKKA Tentti 0.1.006: tehtävät 1,3,4,6,8 1. välikoe: tehtävät 1,,3,4,5. välikoe: tehtävät 6,7,8,9,10 Saat vastata vain neljään tehtävään/koe; ne sinun pitää itse valita! Kimmo

Lisätiedot

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti 18.3.2008 Kirjoita nimesi ja opiskelijanumerosi jokaiseen paperiin. Vastauspaperit tullaan irrottamaan toisistaan. Jos tila ei riitä, jatka kääntöpuolelle

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

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

Katsaus suodatukseen

Katsaus suodatukseen Katsaus suodatukseen Suodatuksen perustaa, ideaaliset suotimet, käytännön toteutuksia Suodatus Suodatusta käytetään yleensä signaalin muokkaukseen siten, että 2 poistetaan häiritsevä signaali hyötysignaalin

Lisätiedot

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.

OPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö Elektroniikan laboratoriotyö OPERAATIOVAHVISTIN Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.008 Kivelä Ari Tauriainen Tommi Tauriainen Tommi 1 TEHTÄVÄ Tutustuimme

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

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi Transientti- ja korrelaatioanalyysi tähtäävät impulssivasteen (askelvasteen) mallintamiseen Kuvaus aikatasossa Taajuus- Fourier- ja spektraalianalyysi tähtäävät

Lisätiedot

Kirjoita jokaiseen koepaperiin nimesi, opiskelijanumerosi ym. tiedot! Laskin (yo-kirjoituksissa hyväksytty) on sallittu apuväline tässä kokeessa!

Kirjoita jokaiseen koepaperiin nimesi, opiskelijanumerosi ym. tiedot! Laskin (yo-kirjoituksissa hyväksytty) on sallittu apuväline tässä kokeessa! Aalto yliopiston teknillinen korkeakoulu Mat-1.1040 L4 Tentti ja välikokeiden uusinta 21.5.2010 Gripenberg, Arponen, Siljander Kirjoita jokaiseen koepaperiin nimesi, opiskelijanumerosi ym. tiedot! Laskin

Lisätiedot

Tietoliikennesignaalit & spektri

Tietoliikennesignaalit & spektri Tietoliikennesignaalit & spektri 1 Tietoliikenne = informaation siirtoa sähköisiä signaaleja käyttäen. Signaali = vaihteleva jännite (tms.), jonka vaihteluun on sisällytetty informaatiota. Signaalin ominaisuuksia

Lisätiedot

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet Oulun yliopisto Sähkötekniikan osasto Analogiapiirit III Harjoitus 8. Keskiviikko 5.2.2003, klo. 12.15-14.00, TS127. Jatkuva-aikaiset IC-suodattimet ja PLL-rakenteet 1. Mitoita kuvan 1 2. asteen G m -C

Lisätiedot

Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu

Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu Digitaalinen signaalinkäsittely Desibeliasteikko, suotimen suunnittelu Teemu Saarelainen, teemu.saarelainen@kyamk.fi Lähteet: Ifeachor, Jervis, Digital Signal Processing: A Practical Approach H.Huttunen,

Lisätiedot

e ax, kun x > 0 f(x) = 0, kun x < 0, 0, kun x > 0 e ax, kun x < 0 e (a iω)x dx = a+iω = 1 a 2 +ω 2. e ax, x > 0 e ax, x < 0,

e ax, kun x > 0 f(x) = 0, kun x < 0, 0, kun x > 0 e ax, kun x < 0 e (a iω)x dx = a+iω = 1 a 2 +ω 2. e ax, x > 0 e ax, x < 0, Harjoitus 5 1. Olkoot a > 0. Laske vaimenevan pulssin e ax, kun x > 0 fx) = 0, kun x < 0, ja voimistuvan pulssin gx) = konvoluution g f Fourier-muunnos. 0, kun x > 0 e ax, kun x < 0 apa 1: Konvoluution

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

Spektri- ja signaalianalysaattorit

Spektri- ja signaalianalysaattorit Spektri- ja signaalianalysaattorit Pyyhkäisevät spektrianalysaattorit Suora pyyhkäisevä Superheterodyne Reaaliaika-analysaattorit Suora analoginen analysaattori FFT-spektrianalysaattori DFT FFT Analysaattoreiden

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

F {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A5700 - INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali:

F {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A5700 - INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali: BMA57 - INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus, viikko 46/5 Fourier-integraali: f(x) A() π B() π [A() cos x + B() sin x]d, () Fourier-muunnos ja käänteismuunnos: f(t) cos tdt, () f(t) sin tdt. (3) F {f(t)} ˆf()

Lisätiedot

Kapeakaistainen signaali

Kapeakaistainen signaali Tiedonsiirrossa sellaiset signaalit ovat tyypillisiä, joilla informaatio jakautuu kapealle taajuusalueelle jonkun keskitaajuuden ympäristöön. Tällaisia signaaleja kutustaan kapeakaistaisiksi signaaleiksi

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

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

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

Jaksollisen signaalin spektri

Jaksollisen signaalin spektri Jaksollisen signaalin spektri LuK-tutkielma Topi Suviaro 2257699 Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto Syksy 215 Sisältö Johdanto 2 1 Jaksollisuudesta 2 2 Spektristä 3 2.1 Symmetrian vaikutuksesta

Lisätiedot

Alias-ilmiö eli taajuuden laskostuminen

Alias-ilmiö eli taajuuden laskostuminen Prosessiorientoituneet mallit Todellista hybridijärjestelmää ELEC-C1230 Säätötekniikka Luku 12: Näytteenottoteoreema ja jatkuvien säätimien diskreetit approksimaatiot Prosessiorientoituneet mallit katsotaan

Lisätiedot

SGN Signaalinkäsittelyn perusteet Välikoe Heikki Huttunen

SGN Signaalinkäsittelyn perusteet Välikoe Heikki Huttunen SGN-11 Signaalinkäsittelyn perusteet Välikoe 3.5.16 Heikki Huttunen Laskimen käyttö sallittu. Muiden materiaalien käyttö ei sallittu. Tenttikysymyksiä ei tarvitse palauttaa. Sivuilla 1-3 on. Sivuilla 4-5

Lisätiedot

4. kierros. 1. Lähipäivä

4. kierros. 1. Lähipäivä 4. kierros 1. Lähipäivä Viikon aihe Taajuuskompensointi, operaatiovahvistin ja sen kytkennät Taajuuskompensaattorit Mitoitus Kontaktiopetusta: 8 h Kotitehtäviä: 4 h + 0 h Tavoitteet: tietää Operaatiovahvistimen

Lisätiedot

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi Impulssi- ja askelvastetekniikat sekä korrelaatioanalyysi tähtäävät impulssivasteen mallintamiseen aikataso Taajuus- Fourier- ja spektraalianalyysi tähtäävät systeemin

Lisätiedot

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I. Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I. Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet SMG-00: PIIRIANALYYSI I Verkkojen taajuusriippuvuus: suo(dat)timet alipäästösuodin ylipäästösuodin kaistanpäästösuodin kaistanestosuodin jännitevahvistus rajataajuus kaistanleveys resonanssi Suotimet:

Lisätiedot

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina 31.5.2012. T 6.1 (pakollinen): Massa on kiinnitetty pystysuoran jouseen. Massaa poikkeutetaan niin, että se alkaa värähdellä.

Lisätiedot

MATEMATIIKAN JAOS Kompleksianalyysi

MATEMATIIKAN JAOS Kompleksianalyysi MATEMATIIKAN JAOS Kompleksianalyysi Harjoitustehtäviä, syksy 00. Määrää kompleksiluvun a) = 3 j + 3j, b) = j, + j c) = ( 3 3 3 j)( j) itseisarvo ja argumentti.. Määrää sellaiset reaaliluvut x ja y, että

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

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

Tehtävä 4.7 Tarkastellaan hiukkasta, joka on pakotettu liikkumaan toruksen pinnalla.

Tehtävä 4.7 Tarkastellaan hiukkasta, joka on pakotettu liikkumaan toruksen pinnalla. Tehtävä.7 Tarkastellaan hiukkasta, joka on pakotettu liikkumaan toruksen pinnalla. x = (a + b cos(θ)) cos(ψ) y = (a + b cos(θ)) sin(ψ) = b sin(θ), a > b, θ π, ψ π Figure. Toruksen hajoituskuva Oletetaan,

Lisätiedot

Kompleksianalyysi, viikko 7

Kompleksianalyysi, viikko 7 Kompleksianalyysi, viikko 7 Jukka Kemppainen Mathematics Division Fourier-muunnoksesta Laplace-muunnokseen Tarkastellaan seuraavassa kausaalisia signaaleja eli signaaleja x(t), joille x(t) 0 kaikilla t

Lisätiedot

S Signaalit ja järjestelmät Tentti

S Signaalit ja järjestelmät Tentti S-7. Signaali ja järjeselmä eni..6 Vasaa ehävään, ehävisä 7 oeaan huomioon neljä parhaien suorieua ehävää.. Vasaa lyhyesi seuraaviin osaehäviin, käyä arviaessa kuvaa. a) Mikä kaksi ehoa kanaunkioiden φ

Lisätiedot

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi

Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi Taajuus-, Fourier- ja spektraalianalyysi Transientti- ja korrelaatioanalyysi tähtäävät impulssivasteen (askelvasteen) mallintamiseen Taajuus- Fourier- ja spektraalianalyysi tähtäävät systeemin taajuusominaisuuksien

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