Osatentti

Samankaltaiset tiedostot
Osatentti

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät.

Elektroniikka, kierros 3

1 PID-taajuusvastesuunnittelun esimerkki

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

3. kierros. 2. Lähipäivä

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

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

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

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

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

Säätötekniikan matematiikan verkkokurssi, Matlab tehtäviä ja vastauksia

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

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

MATLAB harjoituksia RST-säädöstä (5h)

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

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

PID-sa a timen viritta minen Matlabilla ja simulinkilla

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

ELEC-C1230 Säätötekniikka. Luku 7: Taajuusanalyysi

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

Luento 7. LTI-järjestelmät

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät Välikoe

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

Tehtävä 1. Vaihtoehtotehtävät.

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

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

SGN-1200 Signaalinkäsittelyn menetelmät, Tentti

4. kierros. 1. Lähipäivä

Vcc. Vee. Von. Vip. Vop. Vin

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

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 1

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

3. kierros. 1. Lähipäivä

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

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

Luento 7. Järjestelmien kokoaminen osista

Matlabin perusteet. 1. Käyttöliittymä:

Matematiikan peruskurssi 2

=p(x) + p(y), joten ehto (N1) on voimassa. Jos lisäksi λ on skalaari, niin

Luento 7. tietoverkkotekniikan laitos

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

2 Funktion derivaatta

Positiivitermisten sarjojen suppeneminen

2. kierros. 2. Lähipäivä

2. Funktiot. Keijo Ruotsalainen. Mathematics Division

f(x) f(y) x y f f(x) f(y) (x) = lim

MAA2 POLYNOMIFUNKTIOT JA -YHTÄLÖT

BM20A5840 Usean muuttujan funktiot ja sarjat Harjoitus 7, Kevät 2018

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

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

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 6. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 6 () Numeeriset menetelmät / 33

ELEC-C1230 Säätötekniikka

LASKIN ON SALLITTU ELLEI TOISIN MAINITTU! TARKISTA TEHTÄVÄT KOKEEN JÄLKEEN JA ANNA PISTEESI RUUTUUN!

Boost-hakkuri. Hakkurin tilaesitykset

b) Määritä/Laske (ei tarvitse tehdä määritelmän kautta). (2p)

Ratkaise tehtävä 1 ilman teknisiä apuvälineitä! 1. a) Yhdistä oikea funktio oikeaan kuvaajaan. (2p)

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

ELEC-C1230 Säätötekniikka

LASKENNALLISEN TIETEEN OHJELMATYÖ: Diffuusion Monte Carlo -simulointi yksiulotteisessa systeemissä

VASTAA YHTEENSÄ KUUTEEN TEHTÄVÄÄN

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

x j x k Tällöin L j (x k ) = 0, kun k j, ja L j (x j ) = 1. Alkuperäiselle interpolaatio-ongelmalle saadaan nyt ratkaisu

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

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

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Oletetaan ensin, että tangenttitaso on olemassa. Nyt pinnalla S on koordinaattiesitys ψ, jolle pätee että kaikilla x V U

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

Aikatason vaste vs. siirtofunktio Tehtävä

Päähaku, matemaattisten tieteiden kandiohjelma Valintakoe klo

Analogiapiirit III. Keskiviikko , klo , TS128. Operaatiovahvistinrakenteet

Alias-ilmiö eli taajuuden laskostuminen

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 6. viikolle /

Talousmatematiikan perusteet: Luento 5. Käänteisfunktio Yhdistetty funktio Raja-arvot ja jatkuvuus

Lue tehtävänannot huolella. Tee pisteytysruudukko 1. konseptin yläreunaan. ILMAN LASKINTA -OSIO! LASKE KAIKKI SEURAAVAT TEHTÄVÄT:

SÄÄTÖJÄRJESTELMIEN SUUNNITTELU

2 Raja-arvo ja jatkuvuus

1. Etsi seuraavien funktioiden kriittiset pisteet ja tutki niiden laatu: (a.) f(x,y) = 20x 2 +10xy +5y 2 (b.) f(x,y) = 4x 2 2y 2 xy +x+2y +100

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

Kvanttifysiikan perusteet 2017

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

Lineaarinen optimointi. Harjoitus 6-7, Olkoon A R m n, x, c R ja b R m. Osoita, että LP-tehtävän. c T x = min!

MAA Jussi Tyni Lue ohjeet huolellisesti! Tee pisteytysruudukko konseptin yläkertaan. Muista kirjoittaa nimesi. Kysymyspaperin saa pitää.

Matematiikan peruskurssi 2

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

(a) Potentiaali ja virtafunktiot saadaan suoraan summaamalla lähteen ja pyörteen funktiot. Potentiaalifunktioksi

MAY1 Luvut ja lukujonot, opintokortti

Differentiaalilaskenta 1.

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

Juuri 2 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Transkriptio:

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. Kaavastoon EI merkintöjä. Palauta kaavasto tämän kysymyspaperin kanssa valvojalle. Suttupaperi jaetaan. Palauta myös suttupaperi valvojalle. OT3 max 0p. Tehtävä 1. Tarkastellaan Kuvassa 1 olevaa avoimen systeemin Nyquist-diagrammia. Nyquist Diagram 1.5 1 0.5 Imaginary Axis 0-0.5-1 -1.5 - - -1.5-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 Real Axis Kuva 1. Avoimen systeemin Nyquist-diagrammi. Kuvaan 1 on piirretty myös kaksi apuympyrää. Eri sovelluskonteksteissa on varallisuusarvoille ja herkkyydelle annettu muutamia eri nyrkkiarvoja. Erään nyrkkiarvokokoelman mukaan vahvistusvara 6 db eli vahvistusvarakertoimena vaihevara 60 asetta maksimiherkkyys 6 db eli kertoimena Mitkä yllä listatuista nyrkkiarvoista toteutuvat Kuvassa 1? Tee Kuvaan 1 lisämerkintöjä vastauksesi tueksi. (1.5p) Tehtävä. Selitä alla olevat termit ja käsitteet (max +0.5p per termi/käsite): Skenaariopiiri Stabiiliusvara Kriittisen stabiiliuden Bode-Barkhausen-ehto

Viivevara H -normi Nyquist-Barkhausen-piste Tehtävä 3. a) Johda systeemin Q(s) = k exp( ds) amplitudivahvistuksen M(ω) ja vaihesiirron P(ω) lausekkeet, kun k > 0. (1.5p) b) Piirrä funktioiden M(ω) ja P(ω) kuvaajat lineaarisella kulmataajuusasteikolla, kun k > 0. (1.5p) c) Tarkastellaan systeemiä Q(s) negatiivisesti takaisinkytkettynä: Millä k:n arvoilla takaisinkytketty systeemi on 1) stabiili? ) kriittisesi stabiili? 3) epästabiili? (1.5p)

Tehtävä 4. DC-moottorin pyörimisnopeuden säätöön on suunniteltu I-säädin. Kuvassa on avoimen systeemin Boden-diagrammi. 50 Bode Diagram Magnitude (db) 0-50 Phase (deg) -100-90 -135-180 -5-70 10-1 10 0 10 1 Frequency (rad/s) Kuva. Avoimen systeemin Boden-diagrammi. Määritä vahvistusvara, vaihevara ja viivevara. Merkkaa vahvistuksen- ja vaiheen ylimenokulmataajuudet Kuvaan. Viivevarasta riittää laskulauseke, johon on sijoitettu laskennan mahdollistavat oikeat arvot. (3p) Tehtävä 5. Säädetyn systeemin dominoivaa dynamiikkaa arvioidaan viiveettömällä siirtofunktiomallilla Gs () < 0.1 p 0.01 s 0.15 s (0.4 0.1 p), (1) jossa on kaksi napaa eikä yhtään nollaa. Parametri p on P-säätimen vahvistus, jonka suunnittelija valitsee. a) Onko vahvistusta p mahdollista valita siten, että säädetyn systeemin virhe askel-inputille on tasapainotilassa nolla? Perustele. (1p) b) Toisen kertaluokan viiveettömät ja nollattomat systeemit voidaan parametroida muotoon k Gs ( ) < ϖ, ϖn 0, ψ 0 s, () n ψϖn s ϖn jossa ωn = luonnollinen kulmataajuus, ζ = vaimennussuhde (vaimennusvakio), ja k = DC-vahvistus. Systeemin (1) askelvasteen prosentuaalisen ylityksen halutaan olevan korkeintaan 15 % loppuarvostaan. Suunnittelija on määrittänyt tuota tavoitetta vastaavaksi vaimennusvakion ζ arvoksi 0.5 käyttäen apuna mallille () päteviä ominaiskäyrästöjä.

Ratkaise P-säätimen vahvistuksen p arvoväli, jolla askelvasteen prosentuaalisen ylityksen tavoite saavutetaan. (p) BONUS: Määritä systeemille (1) lisävahvistuskerroin, jolla systeemin (1) DC-vahvistus = 1. (+1p) Tehtävä 6. a) Miksi PID-säätimen derivointiosaan implementoidaan alipäästösuodin? (1.5p) b) Tarkastellaan D-haaran toteutusta, jossa hyödynnetään erästä. kertaluokan alipäästösuodinratkaisua. Tarkasteltavan D-haaran siirtofunktio alipäästösuotimella on F() s < s Ts 1(. (3) Osoita, että D-haaran (3) amplitudivahvistus lähestyy nollaa, kun kulmataajuus lähestyy ääretöntä. (1p) c) Oletetaan, että T = 1. Mikä on D-haaran (3) worst-case-vahvistus? Mitä sen suuruudesta voidaan päätellä? Millä kulmataajuudella worst-case-vahvistus saavutetaan? (.5p)

Voit vastata tehtäviin myös tänne, mikäli koet tehtävien vastaustilan liian niukaksi.