Aproximación del sistema de segundo orden, por respuesta escalonada

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Estoy intentando aproximar una función de transferencia de un sistema. El sistema es un actuador lineal, conectado a un potenciómetro de realimentación. La siguiente figura es una respuesta de paso, con 24 V como entrada y la posición del potenciómetro como salida.

Poresto,heencontradoquelaconstantedetiempo,tau,es0.132,ylagananciaes0.2069,loqueresultaenunafuncióndetransferencia:

$$H(s)=\frac{0.2069}{0.132s+1}$$

Estaesunafuncióndetransferenciadeprimerordenyheleídoqueunsistemadeactuadorlinealesalmenosunsistemadesegundoorden.

Sihagounpasodelafuncióndetransferencia,obtendréesto:

Siluegointegroesto,obtendréunagráficacomolaprimera,yseráunsistemadesegundoorden:

$$H(s)=\frac{0.2069}{0.132s+1}\cdot\frac{1}{s}$$

¿Cómodeboabordaresto?

Elobjetivoescrearunbucledecontrol,algocomoesto:

En este sistema, la salida, Y (s), es una posición (corríjame si me equivoco).

¿Se puede hacer la función de transferencia de segundo orden de esta manera y será una aproximación viable para un sistema de control?

La fórmula estándar para un sistema de segundo orden es:

$$ H (s) = \ frac {\ omega_n ^ 2} {s ^ 2 + 2 \ zeta \ omega_n s + \ omega_n ^ 2} $$

Mi sistema no se parece en nada a esto, ¿hay alguna forma de encontrar experimentalmente una aproximación de esto?

    
pregunta keffe

4 respuestas

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La integración de la señal de salida, y la no retroalimentación de la señal integrada, no convierte un sistema de primer orden en un sistema de bucle cerrado de segundo orden.

El indicador clásico de un sistema de circuito cerrado es > 1er orden es un gradiente de respuesta de paso inicial de cero. Los rebasamientos no son un indicador tan bueno, ya que el sistema podría estar saturado.

    
respondido por el Chu
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Su actuador puede parecer un dispositivo de primer orden si está demasiado amortiguado. Sin embargo, aún podría producir el cambio de fase de 180 grados entre la entrada y la salida que es sinónimo de un sistema de segundo orden. Por ejemplo, examine el diagrama de bode y la respuesta al escalón de este circuito RLC sobrecalentado (L = 1 henry, C = 1000 uF, R = 100 ohms): -

Lalínearojaeneldiagramasuperioreslafuncióndetransferencia|ganancia|yciertamentepareceunsistemadeprimerorden,peroel"sorteo" es la respuesta de fase (verde). Observe cómo cambia 180 grados completos (mientras que un sistema de primer orden solo produciría 90 grados de cambio).

La respuesta más baja es la respuesta al escalón y, aunque a primera vista parece "primer orden", el aspecto puede ser engañoso. El engaño puede significar que si este actuador lineal se emplea en un sistema de retroalimentación, y que el sistema de retroalimentación no se adapta adecuadamente a los cambios en el ángulo de fase, el sistema podría mostrar signos de inestabilidad como la caza o el simple hecho de golpear los topes. p>

Por lo tanto, si desea estar seguro de que su actuador realice un análisis de bode adecuado que incluya el cambio de fase.

filtro de paso bajo de RLC interactivo desde aquí

    
respondido por el Andy aka
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Sí, hay un Recuerde \ $ H (s) = \ frac {Y (s)} {R (s)} \ $, así que una cosa que también necesita son sus datos de entrada al sistema. Preferiblemente un paso de entrada (para capturar toda la dinámica del sistema).

Hay muchos algoritmos que lo ayudan a encontrar la función de transferencia a partir de los datos de entrada y salida; son demasiado detallados para describirlos aquí. (en parte porque los datos se muestrean y no son continuos, por lo que las matemáticas (que usan estimadores) y la explicación se vuelven complejas y demasiado largas para un formato de respuesta). Algunos paquetes computacionales han incorporado cajas de herramientas para estimar las funciones de transferencia.

    
respondido por el laptop2d
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Mi respuesta a tu pregunta (en breve):

SÍ, es posible que un sistema de segundo orden derive la función de transferencia de los parámetros de respuesta escalonada.

Los parámetros característicos de la función de transferencia son (1) la relación de amortiguamiento d = theta = 1 / 2Qp y (2) la frecuencia de polos wn. Ambos parámetros se pueden derivar de la respuesta al paso de segundo orden.

(1) La relación de amortiguación (d = theta) se puede derivar del primer pico P de la respuesta al escalón (normalizada a la unidad): P = 1 + exp [-d * Pi / sqrt (1-d²)] .

Algunos libros de texto (por ejemplo, "Sistemas de control modernos", R.C. Dorf) contienen una representación gráfica P = f (d) de esta expresión.

(2) La frecuencia de polo wn viene dada por la TIME Tp para el primer pico P (d ya conocido): Tp = Pi / [wn * sqrt (1-d²)]

    
respondido por el LvW

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