„Bode-diagram kézi rajzolása” változatai közötti eltérés
Ugrás a navigációhoz
Ugrás a kereséshez
(vitalap) (Új oldal, tartalma: „{{GlobalTemplate|Infoalap|SzabTechBodeDiagramHowTo}} Keviczky-féle szabtech könyv és a [https://wiki.sch.bme.hu/pub/Infoalap/SzabTech/BodePlots.pdf BodePlots.pdf] …”) |
|||
1. sor: | 1. sor: | ||
− | + | A '''Bode-diagram kézi rajzolása''' több tantárgyból is előjöhet. Ehhez nyújt segítséget az alábbi leírás, melyet [[ZrupkoAndras|Ndroo]] készített Keviczky-féle Szabályozástechnika-könyv és a [https://wiki.sch.bme.hu/pub/Infoalap/SzabTech/BodePlots.pdf BodePlots.pdf] alapján | |
− | |||
− | |||
− | Keviczky-féle | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
+ | ==A Bode-diagram készítésének lépései== | ||
+ | #'''Átviteli függvény átalakítása:''' Ha a feladatban ehhez hasonló alak van: <math>L(s)=10\frac{s+10}{s^3+51s^s+50s}</math>, akkor át kell alakítani ilyen alakká: <math>L(s)=\frac{2(1+0,1s)}{(s(1+s)(1+0,02s))}</math>. Először a számlálót és a nevezőt is szorzattá kell alakítani, aztán annyit emelünk ki, hogy az s nélküli tagok értéke 1 legyen: <math>L(s)=10\frac{s+10}{s^3+51s^s+50s}=10\frac{s+10}{s(s+1)(s+50)}=10\frac{10}{50}\frac{1+0,1s}{s(1+s)(1+0,02s)}=\frac{2(1+0,1s)}{s(1+s)(1+0,02s)}</math>. Így minden tényező <math>1+sT</math> alakú lesz; ha eleve így adták meg, akkor ezt a lépést ki kell hagyni. | ||
+ | #'''Pólusok/zérusok felírása:''' Zérusok: azok a helyek ahol a számláló értéke 0 lesz, pólusok: azok a helyek, ahol a nevező értéke lesz 0. Minden szorzatalakra fel kell írni a következőt: <math>1+sT=0</math>, itt lesz a számláló/nevező értéke nulla, pl.: <math>1+0,02s=0 ~\rightarrow~ s=-50</math> az egyik pólus, a többi: <math>s=-1</math>-nél, <math>s=0</math>-nál van, a zérus: <math>s=-10</math>-nél van. | ||
+ | #'''Fel/letörés:''' Ez az amplitúdó-körfrekvencia görbéhez kell (a dB-es). A pontok, ahol a görbe fel/letörik: <math>1+sT</math> alakból vagy s abszolútértéke, vagy <math>\frac{1}{T}</math> értéke (a kettő abszolútértékben ugyanaz, úgy számold ki, ahogy jól esik). A görbe feltörik, ha zéruson megy át, ilyenkor a meredeksége 20dB/dekáddal nő (a függvény meredekéségét magasabbra rajzolod), illetve letörik, ha póluson megy át, a meredeksége itt 20dB/dekáddal csökken. | ||
+ | #'''A görbe kezdő meredeksége:''' ezt az integrátorokból (szimpla s szorzótagok az átviteli függvényben) nézhető meg, ha nincs ilyen: a meredekség 0, a görbe vízszintesen indul, ha egy van (egyszeres integrátor): -20dB/dekád a kezdő meredekség, ha kettő van, azaz <math>s^2</math> van (kétszeres integrátor): -40dB/dekád. A fenti példában egyszeres integrátor van, azaz -20dB/dekád a kezdő meredekség. | ||
+ | #'''Az x tengely metszésének pontja:''' (vágási körfrekvencia, <math>\omega_c</math>): ezt a meredekség és az átviteli függvény szorzókonstansa (K) határozzák meg: ha a görbe meredeksége 0dB/dekád akkor nem metszi az x tengelyt (mert vízszintesen halad), ha -20dB/dekád, akkor K-nál metszi, ha -40dB/dekád, akkor <math>\sqrt{K}</math>-nál. Az egyes fel/letörések miatt úgy lehet nyomon követni, hol lesz a metszés helye, hogy megnézzük az integrátorokat/a kezdő meredekséget: ha K-ig nem változik a görbe meredeksége, akkor a meredekségnek megfelelően metszi (pl: egyszeres integrátor, K=5, ekkor -20dB/dekádos meredekséggel megy át az x tengelyen 5-nél), ha előtte megváltozik, akkor annak megfelelően (pl: kétszeres integrátor, K=16, 2-nél feltörik, ekkor 2-ig -40dB/dekád a meredekség, a tengelyt <math>\sqrt{16}</math>-nál metszené, de a feltörés miatt 2 után -20dB/dekáddal metszi az x tengelyt 16-nál.). A fenti példában K=2, egyszeres integrátor, -1-nél letörés van, ezért -40dB/dekád meredekséggel a <math>\sqrt{2}</math> pontban metszi. | ||
+ | #'''Amplitúdó-körfrekvencia görbe felrajzolása:''' (könyv: 88. old.) Itt az eddigieket kell összegyúrni eggyé, előbb bejelölöd a pontokat, ahol történik valami, majd utána rajzolod meg a görbét, az y tengelyen <math>|L(j\omega|</math>, az x tengelyen <math>\omega</math> értékével. | ||
+ | %ATTACHURL%/pic1.JPG | ||
+ | #'''Fázisgörbe értéke:''' (ez a másik görbe, a <math>\varphi</math>-s, rendes nevén: fázis-körfrekvencia görbe) a görbéhez képzeljünk el sávokat, ahol 90° a lépték az egyes értékek közt. A fenti fel/letöréseknek megfelelően változik, ha feltörik, akkor az érték nő 90°-al, ha letörik, akkor csökken 90°-al. Viszont ez nem egyik pillanatról a másikba megy végbe, hanem "átmenetszerűen", rajzban ez azt jelenti, hogy fel/letörésnél már félúton van az új állapot felé, lásd kép: %ATTACHURL%/pic2.JPG | ||
+ | #'''Fázisgörbe kezdőértéke:''' ez az integrátorok, és az átviteli függvény szorzókonstansán múlik: a konstans ha pozitív, akkor 0° a kezdőérték, ha negatív, akkor -180°, az integrátor(ok) miatt 0-ban -90°-al jobban változik (-180°-al, ha kétszeres), illetve, ha a számlálóban volt egy szimpla s tag, akkor az 90°-al növeli. Pl: konstans negatív, egyszeres integrátor: -180°+(-90°)=-270°, konstans pozitív, számlálóban egy szimpla s: 0°+90°=90°. A fenti példában konstans pozitív, egyszeres integrátor: 0°-90°=-90°. | ||
+ | #'''Fázistöbblet meghatározása:''' ''(könyv: 190-191. old)'' fázistöbblet fázis-körfrekvencia görbe értékének különbsége -180°-tól a vágási körfrekvenciánál. Azaz ahol a dB-es görbe metszi az x tengelyt, ott megnézed a <math>\varphi</math>-s görbe értéke mennyire tér el a -180°-os vonaltól. Ezt a meredekség határozza meg mekkora lesz: ha -20dB/dekáddal metszi az x tengelyt: a fázistöbblet biztosan pozitív (lásd könyv: 191.old 5.35 ábra), ha -40dB/dekáddal metszi: a fázistöbbletet nem lehet meghatározni biztosan, olyat rajzolsz, mint az 5.36-os ábrán, ha -60dB/dekáddal metszi: a fázistöbblet biztosan negatív, ekkor a 180°-os vonal alatt megy el. A fenti példában -40dB/dekád meredekséggel a <math>\sqrt{2}</math> pontban metszi az x tengelyt a dB-es függvény, ezért a fázistöbbletet nem tudjuk meghatározni biztosan, a stabilitás határhelyzetében van. | ||
+ | #'''Fázis-körfrekvencia görbe felrajzolása:''' lásd ábra: %ATTACHURL%/pic3.JPG | ||
+ | #'''Stabilis-e a rendszer:''' vagy azt nézed, hogy a fázistöbblet pozitív-e, vagy azt, hogy a jobboldali számsíkon van-e pólus: ha nincs, akkor stabilis. | ||
+ | #'''Statikus hiba:''' megnézed az integrátorok számát, az adja a típusszámot, és azt a sort írod le a táblázatból (140. oldal). | ||
+ | <br/> | ||
+ | <center> | ||
{| border="1" | {| border="1" | ||
| Típusszám || 0 || 1 || 2 | | Típusszám || 0 || 1 || 2 | ||
27. sor: | 26. sor: | ||
| gyorsulásugrás || <math>\infty</math> || <math>\infty</math> || <math>\frac{1}{K}</math> | | gyorsulásugrás || <math>\infty</math> || <math>\infty</math> || <math>\frac{1}{K}</math> | ||
|} | |} | ||
− | |||
0 jelentése: hiba nélkül követi | 0 jelentése: hiba nélkül követi | ||
+ | <math>\infty</math> jelentése: nem tudja követni | ||
+ | </center> | ||
− | |||
− | |||
==Egy másik jó leírás: [https://wiki.sch.bme.hu/bin/view/Infoalap/SzabTechNyquistBode Nyquist, Bode]== | ==Egy másik jó leírás: [https://wiki.sch.bme.hu/bin/view/Infoalap/SzabTechNyquistBode Nyquist, Bode]== | ||
39. sor: | 37. sor: | ||
− | [[ | + | [[Kategória:Infoalap]] |
+ | [[Kategória:Villanyalap]] |
A lap 2013. április 3., 16:21-kori változata
A Bode-diagram kézi rajzolása több tantárgyból is előjöhet. Ehhez nyújt segítséget az alábbi leírás, melyet Ndroo készített Keviczky-féle Szabályozástechnika-könyv és a BodePlots.pdf alapján
A Bode-diagram készítésének lépései
- Átviteli függvény átalakítása: Ha a feladatban ehhez hasonló alak van: [math]L(s)=10\frac{s+10}{s^3+51s^s+50s}[/math], akkor át kell alakítani ilyen alakká: [math]L(s)=\frac{2(1+0,1s)}{(s(1+s)(1+0,02s))}[/math]. Először a számlálót és a nevezőt is szorzattá kell alakítani, aztán annyit emelünk ki, hogy az s nélküli tagok értéke 1 legyen: [math]L(s)=10\frac{s+10}{s^3+51s^s+50s}=10\frac{s+10}{s(s+1)(s+50)}=10\frac{10}{50}\frac{1+0,1s}{s(1+s)(1+0,02s)}=\frac{2(1+0,1s)}{s(1+s)(1+0,02s)}[/math]. Így minden tényező [math]1+sT[/math] alakú lesz; ha eleve így adták meg, akkor ezt a lépést ki kell hagyni.
- Pólusok/zérusok felírása: Zérusok: azok a helyek ahol a számláló értéke 0 lesz, pólusok: azok a helyek, ahol a nevező értéke lesz 0. Minden szorzatalakra fel kell írni a következőt: [math]1+sT=0[/math], itt lesz a számláló/nevező értéke nulla, pl.: [math]1+0,02s=0 ~\rightarrow~ s=-50[/math] az egyik pólus, a többi: [math]s=-1[/math]-nél, [math]s=0[/math]-nál van, a zérus: [math]s=-10[/math]-nél van.
- Fel/letörés: Ez az amplitúdó-körfrekvencia görbéhez kell (a dB-es). A pontok, ahol a görbe fel/letörik: [math]1+sT[/math] alakból vagy s abszolútértéke, vagy [math]\frac{1}{T}[/math] értéke (a kettő abszolútértékben ugyanaz, úgy számold ki, ahogy jól esik). A görbe feltörik, ha zéruson megy át, ilyenkor a meredeksége 20dB/dekáddal nő (a függvény meredekéségét magasabbra rajzolod), illetve letörik, ha póluson megy át, a meredeksége itt 20dB/dekáddal csökken.
- A görbe kezdő meredeksége: ezt az integrátorokból (szimpla s szorzótagok az átviteli függvényben) nézhető meg, ha nincs ilyen: a meredekség 0, a görbe vízszintesen indul, ha egy van (egyszeres integrátor): -20dB/dekád a kezdő meredekség, ha kettő van, azaz [math]s^2[/math] van (kétszeres integrátor): -40dB/dekád. A fenti példában egyszeres integrátor van, azaz -20dB/dekád a kezdő meredekség.
- Az x tengely metszésének pontja: (vágási körfrekvencia, [math]\omega_c[/math]): ezt a meredekség és az átviteli függvény szorzókonstansa (K) határozzák meg: ha a görbe meredeksége 0dB/dekád akkor nem metszi az x tengelyt (mert vízszintesen halad), ha -20dB/dekád, akkor K-nál metszi, ha -40dB/dekád, akkor [math]\sqrt{K}[/math]-nál. Az egyes fel/letörések miatt úgy lehet nyomon követni, hol lesz a metszés helye, hogy megnézzük az integrátorokat/a kezdő meredekséget: ha K-ig nem változik a görbe meredeksége, akkor a meredekségnek megfelelően metszi (pl: egyszeres integrátor, K=5, ekkor -20dB/dekádos meredekséggel megy át az x tengelyen 5-nél), ha előtte megváltozik, akkor annak megfelelően (pl: kétszeres integrátor, K=16, 2-nél feltörik, ekkor 2-ig -40dB/dekád a meredekség, a tengelyt [math]\sqrt{16}[/math]-nál metszené, de a feltörés miatt 2 után -20dB/dekáddal metszi az x tengelyt 16-nál.). A fenti példában K=2, egyszeres integrátor, -1-nél letörés van, ezért -40dB/dekád meredekséggel a [math]\sqrt{2}[/math] pontban metszi.
- Amplitúdó-körfrekvencia görbe felrajzolása: (könyv: 88. old.) Itt az eddigieket kell összegyúrni eggyé, előbb bejelölöd a pontokat, ahol történik valami, majd utána rajzolod meg a görbét, az y tengelyen [math]|L(j\omega|[/math], az x tengelyen [math]\omega[/math] értékével.
%ATTACHURL%/pic1.JPG
- Fázisgörbe értéke: (ez a másik görbe, a [math]\varphi[/math]-s, rendes nevén: fázis-körfrekvencia görbe) a görbéhez képzeljünk el sávokat, ahol 90° a lépték az egyes értékek közt. A fenti fel/letöréseknek megfelelően változik, ha feltörik, akkor az érték nő 90°-al, ha letörik, akkor csökken 90°-al. Viszont ez nem egyik pillanatról a másikba megy végbe, hanem "átmenetszerűen", rajzban ez azt jelenti, hogy fel/letörésnél már félúton van az új állapot felé, lásd kép: %ATTACHURL%/pic2.JPG
- Fázisgörbe kezdőértéke: ez az integrátorok, és az átviteli függvény szorzókonstansán múlik: a konstans ha pozitív, akkor 0° a kezdőérték, ha negatív, akkor -180°, az integrátor(ok) miatt 0-ban -90°-al jobban változik (-180°-al, ha kétszeres), illetve, ha a számlálóban volt egy szimpla s tag, akkor az 90°-al növeli. Pl: konstans negatív, egyszeres integrátor: -180°+(-90°)=-270°, konstans pozitív, számlálóban egy szimpla s: 0°+90°=90°. A fenti példában konstans pozitív, egyszeres integrátor: 0°-90°=-90°.
- Fázistöbblet meghatározása: (könyv: 190-191. old) fázistöbblet fázis-körfrekvencia görbe értékének különbsége -180°-tól a vágási körfrekvenciánál. Azaz ahol a dB-es görbe metszi az x tengelyt, ott megnézed a [math]\varphi[/math]-s görbe értéke mennyire tér el a -180°-os vonaltól. Ezt a meredekség határozza meg mekkora lesz: ha -20dB/dekáddal metszi az x tengelyt: a fázistöbblet biztosan pozitív (lásd könyv: 191.old 5.35 ábra), ha -40dB/dekáddal metszi: a fázistöbbletet nem lehet meghatározni biztosan, olyat rajzolsz, mint az 5.36-os ábrán, ha -60dB/dekáddal metszi: a fázistöbblet biztosan negatív, ekkor a 180°-os vonal alatt megy el. A fenti példában -40dB/dekád meredekséggel a [math]\sqrt{2}[/math] pontban metszi az x tengelyt a dB-es függvény, ezért a fázistöbbletet nem tudjuk meghatározni biztosan, a stabilitás határhelyzetében van.
- Fázis-körfrekvencia görbe felrajzolása: lásd ábra: %ATTACHURL%/pic3.JPG
- Stabilis-e a rendszer: vagy azt nézed, hogy a fázistöbblet pozitív-e, vagy azt, hogy a jobboldali számsíkon van-e pólus: ha nincs, akkor stabilis.
- Statikus hiba: megnézed az integrátorok számát, az adja a típusszámot, és azt a sort írod le a táblázatból (140. oldal).
Típusszám | 0 | 1 | 2 |
egységugrás | [math]\frac{1}{1+K}[/math] | 0 | 0 |
sebességugrás | [math]\infty[/math] | [math]\frac{1}{K}[/math] | 0 |
gyorsulásugrás | [math]\infty[/math] | [math]\infty[/math] | [math]\frac{1}{K}[/math] |
0 jelentése: hiba nélkül követi [math]\infty[/math] jelentése: nem tudja követni