Complemente de Electronica Mihai P. Dinca Cap. 1 Sisteme si semnale Cap. 2 Functia de transfer Fourier Cap.

Download Report

Transcript Complemente de Electronica Mihai P. Dinca Cap. 1 Sisteme si semnale Cap. 2 Functia de transfer Fourier Cap.

Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Cap. 1
Sisteme si semnale
Cap. 2
Functia de transfer Fourier
Cap. 3
Functia de transfer Laplace
Cap. 4
Raspunsul la semnal treapta. Sisteme de ordinul 1
Cap. 5
Sisteme de ordin superior
Cap. 6
Reactia negativa
Cap. 7
Stabilitatea
sistemelor
cu reactie negativa
Amplificatoare
operationale
Cap. 8
Aplicatii liniare ale AO
Lectia 9
1
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Cu reactie pozitiva sistemul
este instabil la HOL>1
Lectia 9
2
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Dar cu reactie negativa ?
Mr. Black proposed a negative feedback repeater and proved by
tests that it possessed the advantages which he had predicted for it.
In particular, its gain was constant to a high degree, and it was
linear enough so that spurious signals caused by the interaction of
the various channels could be kept within permissible limits.
For best results the feedback factor μβ had to be numerically
much larger than unity.
The possibility of stability with a feedback factor
larger than unity was puzzling.
Harry Nyquist, “The Regeneration Theory,” 1956
Lectia 9
3
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Stabilitatea sistemelor cu reactie negativa
Calea traditionala: sunt toti polii lui HCL in semiplanul negativ?
Nu functioneaza daca expresia matematica a lui HOL nu este
cunoscuta
Nu functioneaza daca HOL nu este rationala
Dificil de vazut cum putem face stabil un sistem instabil
Lectia 9
4
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Criteriul de stabilitate Nyquist
Studiul stabilitatii prin analiza
directa a lui HOL !
Daca sistemul e instabil, stim cum sa modificam pe HOL
ca sa il facem stabil
Contur Nyquist: axa imaginara + arc de
raza infinita
Polii de pe axa imaginara sunt ocoliti
Grafic Nyquist
Lectia 9
5
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Criteriul de stabilitate Nyquist simplificat
Daca HOL nu are poli in semiplanul drept (cu
exceptia unor poli simpli pe axa imaginara):
Atunci sistemul cu reactie negativa este stabil daca si numai
daca graficul Nyquist nu inconjoara punctul critic s=-1.
Exemplu
HOL(s)=
Sistem stabil
Daca constanta multiplicativa creste, sistemul devine instabil
Lectia 9
6
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Metoda diagramelor Bode
Nu exista poli in semiplanul drept s>0
Lectia 9
7
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Rezerva de cistig
Rezerva de faza
Lectia 9
8
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Pentru a face sistemul stabil
deci amplificarea cu reactie creste !
Dacă scoatem din discuţie cazul
amplificărilor cu reacţie subunitare,
cel mai mari şanse de instabilitate
le are repetorul
Lectia 9
9
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Metoda locului radacinilor
k– parametrul locului (proportional cu amplificarea pe bucla)
Ecuatia caracteristica
Solutiile ei sunt polii lui HCL (ai functiei de transfer cu reactie)
Acesti poli dicteaza comportarea sistemului cu reactie (inclusiv
stabilitatea)
Cum se modifica acestia cind gradul de reactie (proportional cu
parametrul k) se modifica ?
Lectia 9
10
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Locul radacinilor – traiectoriile polilor lui HCL cind parametrul k se
modifica
Exemplul studiat pentru reactia pozitiva
Lectia 9
11
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Reguli simple pentru trasarea aproximativa a locului radacinilor
Locul are un număr de n ramuri, egal cu numărul de poli ai funcţiei
HOL(s), pe fiecare ramură rădăcina ecuaţiei caracteristice fiind simplă
Ramurile pornesc, pentru k = 0, din polii funcţiei de transfer a buclei
HOL(s) şi sfîrşesc, pentru k = ∞, în zerourile lui HOL(s). Dacă numărul m
de zerouri este mai mic decît numărul n al polilor, se spune că n−m
zerouri sînt localizate la infinit. Acest număr de ramuri ale locului se
îndepărtează spre infinit
Lectia 9
12
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Locul este simetric faţă de axa reală
Un punct al axei reale aparţine locului dacă şi numai dacă la dreapta sa
pe axa reală se află un număr total impar de poli şi zerouri ale lui
HOL(s) (se consideră şi ordinul de multiplicitate !). În aplicarea
acestei reguli nu intervin zerourile şi polii complecşi
Lectia 9
13
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Cele n−m ramuri care merg spre infinit tind la n−m asimptote, care se
întîlnesc toate într-un punct pe axa reală, numit centru de greutate al
locului, situat la abscisa
Direcţiile asimptotele fac cu axa reală unghiurile
Lectia 9
14
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Dacă o porţiune a axei reale dintre doi poli (zerouri) ai lui HOL(s)
aparţine locului, pe ea se află două ramuri distincte care se ramifică
într-un punct. Direcţiile de ramificare sînt perpendiculare pe axa reală
Lectia 9
15
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Dintr-un pol de multiplicitate nr al lui HOL(s) pornesc nr ramuri, care fac
între ele unghiuri egale cu 2π /nr iar într-un zerou de multiplicitate mr
sosesc mr ramuri, făcînd între ele unghiuri egale cu 2π /mr
Lectia 9
16
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Punctele de intersecţie ale locului cu axa imaginară (limita stabilităţii)
şi valoarea corespunzătoare a lui k se obţin din ecuaţia
Valorile parametrului k pot fi calculate, pentru orice punct al
locului, cu relaţia
distanţele fiind măsurate, în planul complex, de la punctul unde
calculăm valoarea lui k
Lectia 9
17
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Lectia 9
18
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Programul de trasare automata a
locului radacinilor
Lectia 9
19
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Lectia 9
20
Complemente de Electronica
Mihai P. Dinca
Introducerea unui zerou poate curba ramurile spre stinga si face
sistemul mai stabil
Lectia 9
21