Ganancia del controlador proporcional con distubance \ $ sin (10t) \ $

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El diagrama a continuación representa la posición del sistema de plataforma ocean oil que usa el controlador proporcional con ganancia \ $ k \ $. La salida \ $ x (s) \ $ es la desviación de la plataforma respecto a la posición deseada. Considere la posición inicial de la plataforma \ $ 0 \ $ y los temas de las olas obligan al mar, cuyo efecto podría representarse para la perturbación \ $ d (s) \ $.

a)Determinelafuncióndetransferencia\$x(s)/d(s)\$entérminosde\$k\$y\$G(s)\$.

b)ConsidereelsiguientediagramadeBodeconrespectoa\$G(s)\$.Supongamosqueaplicaunaperturbacióncomofuncióndepasodeunidad(\$u(s)=1/s\$).¿Cuáleslaamplituddeladesviación,enestadoestable,delaplataformaconrespectoalaposicióndeseadaenfuncióndelaganancia\$k\$?

c) Considere ahora que la perturbación sería la señal sinusoidal en el dominio del tiempo dada por la expresión \ $ d (t) = \ sin (10t) \ $. Determine el valor de la ganancia del controlador proporcional \ $ (k) \ $ para, en estado estable, la amplitud de desviación de la plataforma con respecto a la posición deseada igual a \ $ 0.1 \ $

  

Realmente creo que resolví correctamente la letra a) yb) pero tengo dudas teóricas sobre la letra c)

a) \ $ x (s) = -x (s) \ cdot k \ cdot G (s) + d (s) \ Rightarrow \ frac {x (s)} {d (s)} + \ frac {x (s) \ cdot k \ cdot G (s)} {d (s)} = 1 \ $

\ $ \ en caja {\ frac {x (s)} {d (s)} = \ frac {1} {1 + k \ cdot G (s)}} \ $

b) Necesitamos valorar \ $ x (t \ rightarrow \ infty) \ $? pero \ $ e (t \ rightarrow \ infty) = \ underbrace {\ text {input} (t \ rightarrow \ infty)} _ {= 0} - x (t \ rightarrow \ infty) \ $

\ $ e (t \ rightarrow \ infty) = -x (t \ rightarrow \ infty) \ $

\ $ E (s) = R (s) - x (s) = -x (s) = -d (s) \ cdot \ frac {1} {1 + k \ cdot G (s)} = - \ frac {1} {s}. \ frac {1} {1 + k \ cdot G (s)} \ $

\ $ e (t \ rightarrow \ infty) = \ lim_ {s \ to 0} s \ cdot E (s) = \ lim_ {s \ to 0} s \ cdot- \ frac {1} {s} \ cdot \ frac {1} {1 + k \ cdot G (s)} = - \ frac {1} {1 + k \ cdot G (0)} \ $

\ $ G (0) | _ {db} = 6.25 \ $

\ $ \ en caja {x (t \ to \ infty) = \ frac {1} {1 + k \ cdot 10 ^ {\ frac {6.25} {20}}}} \ $

He pegado la letra c)

Considere \ $ \ mathscr {L} (sin (10t)) = \ frac {10} {s ^ 2 + 10 ^ 2} \ $

\ $ e (t \ rightarrow \ infty) = -x (t \ rightarrow \ infty) \ $ (la misma idea que la letra b)

\ $ E (s) = R (s) - x (s) = -x (s) \ Rightarrow e (\ to \ infty) = \ lim_ {s \ to 0} s.-d (s) . \ frac {1} {1 + k \ cdot G (s)} = \ lim_ {s \ to 0} s \ cdot- \ frac {10} {s ^ 2 + 10 ^ 2}. \ frac {1} {1 + kG (s)} = 0 \ $

Parece algo que me he perdido esta parte.

¿Alguien puede darme alguna pista?

    
pregunta miguel747

1 respuesta

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No sé si estoy entendiendo tu pregunta correctamente, la redacción es un poco confusa.

Usted sabe que la función de transferencia define su relación de salida a perturbación:

$$ \ dfrac {x (s)} {d (s)} = \ dfrac {1} {1 + kG (s)} $$

Justo como lo encontraste.

La pregunta 'C' aparece (una mejor redacción ayudaría) para pedir encontrar la ganancia \ $ k \ $ de modo que la magnitud (amplitud) de la relación de la salida, \ $ x (s) \ $, a la perturbación, \ $ d (s) \ $, es \ $ \ bigg | \ dfrac {x (s)} {d (s)} \ bigg | _ { s = j \ omega} = 0.1 \ $. Eso significaría que:

$$ \ bigg | \ dfrac {x (j \ omega)} {d (j \ omega)} \ bigg | = \ bigg | \ dfrac {1} {1 + kG (j \ omega)} \ bigg | = 0.1 \ tag 1 $$

Por lo tanto, no necesita encontrar la transformada de Laplace de la perturbación porque la única incógnita ahora es \ $ k \ $ - puede encontrar \ $ G (j \ omega) \ $ a partir de la gráfica de Bode y La frecuencia de interés es \ $ \ omega = 10 \ $.

Recuerde que la gráfica de Bode otorga la respuesta de estado estable de un sistema a las entradas sinusoidales, es por eso que hace \ $ s = j \ omega \ $ y en este caso, obtiene una onda sinusoidal de entrada. Por lo tanto, al observar el diagrama de Bode, sabrá cómo se ve su onda sinusoidal output , después de alcanzar el estado de equilibrio. En \ $ \ omega = 10 \ $, la onda de salida tendrá una amplitud correspondiente determinada por la respuesta de magnitud de \ $ \ frac {x (j \ omega)} {d (j \ omega)} \ $.

En el diagrama de Bode, puedes encontrar la pieza que falta antes de encontrar \ $ k \ $, y eso es \ $ G (s) \ $ evaluado en \ $ s = j \ omega \ $.

$$ G (j \ omega) = \ dfrac {2.05} {\ big (\ frac {j \ omega} {10} +1 \ big) ^ 2} $$

Con eso (después de insertar la expresión para \ $ G (j \ omega) \ $ en (1)), puede resolver para \ $ k \ $ en la expresión en \ $ \ omega = 10 \ $:

$$ \ bigg | \ dfrac {1} {1 + kG (j \ omega)} \ bigg | = 0.1 $$

Y \ $ k \ approx 9.68 \ $ (verifique esto).

Espero que esto responda a tu pregunta.

    
respondido por el Big6

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