Sistem Dinamiği. Bölüm 9- Frekans Domeninde Sistem Analizi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Benzer belgeler
Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Direnç(330Ω), bobin(1mh), sığa(100nf), fonksiyon generatör, multimetre, breadboard, osiloskop. Teorik Bilgi

Sistem Dinamiği. Bölüm 4-Mekanik Sistemlerde Yay ve Sönüm Elemanı. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Sistem Dinamiği. Bölüm 5-Blok Diyagramlar, Durum-Değişken Modelleri ve Simülasyon Metodları. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

DENEY 5: FREKANS CEVABI VE BODE GRAFİĞİ

Sistem Dinamiği. Bölüm 3- Rijit Gövdeli Mekanik Sistemlerin Modellenmesi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Sistem Dinamiği. Bölüm 1- Sistem Dinamiğine Giriş. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU AKTİF FİLTRELER


Analog Alçak Geçiren Filtre Karakteristikleri

Otomatik Kontrol (Doğrusal sistemlerde Kararlılık Kriterleri) - Ders sorumlusu: Doç.Dr.HilmiKuşçu

Doğrultucularda ve Eviricilerde Kullanılan Pasif Filtre Türlerinin İncelenmesi ve Karşılaştırılması

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

İşaret ve Sistemler. Ders 1: Giriş

Sistem Dinamiği. Bölüm 6. Elektrik ve Elektromekanik Sistemler. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

DENEY 4: SERİ VE PARALEL REZONANS DEVRELERİ

DENEY.3 - DC MOTOR KONUM-HIZ KONTROLÜ

H(s) B(s) V (s) Yer Kök Eğrileri. Şekil13. V s R s = K H s. B s =1için. 1 K H s

KISIM 1 ELEKTRONİK DEVRELER (ANALİZ TASARIM - PROBLEM)

Deney 5 : Ayrık Filtre Tasarımı. Prof. Dr. Aydın Akan Bahattin Karakaya Umut Gündoğdu Yeşim Hekim Tanç

ANALOG FİLTRELEME DENEYİ

Otomatik Kontrol. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemin Genel Gereklilikleri. Hazırlayan: Dr. Nurdan Bilgin

ELM 331 ELEKTRONİK II LABORATUAR DENEY FÖYÜ

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

EEM 202 DENEY 9 Ad&Soyad: No: RC DEVRELERİ-II DEĞİŞKEN BİR FREKANSTA RC DEVRELERİ (FİLTRELER)

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

DENEY FÖYÜ 7: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri

ADIYAMAN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK-ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ DEVRE ANALĠZĠ LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

Ders İçerik Bilgisi. Sistem Davranışlarının Analizi. Dr. Hakan TERZİOĞLU. 1. Geçici durum analizi. 2. Kalıcı durum analizi. MATLAB da örnek çözümü

EEM HABERLEŞME TEORİSİ NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 1.

DENEY 2: ALTERNATİF AKIM DEVRELERİNDE KONDANSATÖR VE BOBİN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

BÖLÜM 2 İKİNCİ DERECEDEN FİLTRELER

OTOMATİK KONTROL

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü ELK 2008 DEVRELER II LABORATUARI

İşaret ve Sistemler. Ders 3: Periyodik İşaretlerin Frekans Spektrumu

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS. Devre Teorisi 2 EEE

Şeklinde ifade edilir. Çift yan bant modülasyonlu işaret ise aşağıdaki biçimdedir. ile çarpılırsa frekans alanında bu sinyal w o kadar kayar.

MEKANİK TİTREŞİMLER ve İZOLASYONU (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar)

EEM HABERLEŞME TEORİSİ NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

10. Sunum: Laplace Dönüşümünün Devre Analizine Uygulanması

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

DENEY 7 Pasif Elektronik Filtreler: Direnç-Kondansatör (RC) ve Direnç-Bobin (RL) Devreleri

ELK273 Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinin Temelleri Ders 8- AC Devreler. Yard.Doç.Dr. Ahmet Özkurt.

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

REZONANS DEVRELERİ. Seri rezonans devreleri bir bobinle bir kondansatörün seri bağlanmasından elde edilir. RL C Rc

U.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ELN3102 OTOMATİK KONTROL Bahar Dönemi Yıliçi Sınavı Cevap Anahtarı

SİNYALLER VE SİSTEMLERİN MATLAB YARDIMIYLA BENZETİMİ

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

EEM 451 Dijital Sinyal İşleme LAB 3

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

Sayısal Filtre Tasarımı

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

Sistem Dinamiği ve Kontrolü Bütünleme 26 Ocak 2017 Süre: 1.45 Saat. Adı ve Soyadı : İmzası : Öğrenci Numarası :

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

EET-202 DEVRE ANALİZİ-II DENEY FÖYÜ OSİLOSKOP İLE PERİYOT, FREKANS VE GERİLİM ÖLÇME

ELEKTRİK VE ELEKTRİK DEVRELERİ 2

İşaret ve Sistemler. Ders 2: Spektral Analize Giriş

TIBBİ ENSTRUMANTASYON TASARIM VE UYGULAMALARI SAYISAL FİLTRELER

Frekans Analiz Yöntemleri I Bode Eğrileri

H04 Mekatronik Sistemler. Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

İleri Diferansiyel Denklemler

Ders İçerik Bilgisi. Dr. Hakan TERZİOĞLU Dr. Hakan TERZİOĞLU 1

1. DENEY ADI: Rezonans Deneyi. analitik olarak bulmak denir. Serbestlik Derecesi: Genlik: Periyot: Frekans: Harmonik Hareket:

YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ANALOG ELEKTRONİK DENEY RAPORU

ÖN SÖZ... İİİ İÇİNDEKİLER... V BÖLÜM 1: DİJİTAL ÖLÇME TEKNİKLERİ... 1

ADIYAMAN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ ELEKTRĠK-ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ DEVRE ANALĠZĠ LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

ANALOG ELEKTRONİK - II. Opampla gerçekleştirilen bir türev alıcı (differantiator) çalışmasını ve özellikleri incelenecektir.

DENEY 1: Matlab de Temel Haberleşme Sistemleri Uygulamaları

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SİVİL HAVACILIK ANABİLİM DALI YENİ DERS ÖNERİSİ/ DERS GÜNCELLEME

DENEY 4. Rezonans Devreleri

İleri Diferansiyel Denklemler

BÖLÜM 6 LAPLACE DÖNÜŞÜMLERİ

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Bölüm 3 AC Devreler. 1. AC devrede, seri RC ağının karakteristiklerini anlamak. 2. Kapasitif reaktans, empedans ve faz açısı kavramlarını anlamak.

BÖLÜM 1 TEMEL KAVRAMLAR

DENEY-4. Transistörlü Yükselteçlerin Frekans Analizi

ANALOG HABERLEŞME (GM)

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İLETİŞİM LABORATUARI SAYISAL FİLTRELER

Sürekli-zaman İşaretlerin Ayrık İşlenmesi

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

Sinyaller ve Sistemler (EE 303) Ders Detayları

Biyomedical Enstrümantasyon. Bütün biyomedikal cihazlar, hastadan belli bir fiziksel büyüklüğün miktarını ölçer. Nicel sonuçlar verir.

ANALOG ELEKTRONİK - II YÜKSEK GEÇİREN FİLTRE

Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

ELEKTRİK DEVRELERİ-2 LABORATUVARI VIII. DENEY FÖYÜ

Mekatronik Mühendisliği Lab1 (Elektrik-Elektronik) Seri ve Paralel RLC Devreleri

DENİZ HARP OKULU ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 2.

NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

ÇEV 2006 Mühendislik Matematiği (Sayısal Analiz) DEÜ Çevre Mühendisliği Bölümü Doç.Dr. Alper ELÇĐ

Tanım: Kök yer eğrisi sistem parametrelerinin değişimi ile sistemin kapalı döngü köklerinin s düzlemindeki yerini gösteren grafiktir.

HABERLEŞME ELEKTRONĐĞĐNE DENEY FÖYLERĐ 2011 V.Y.S.

Transkript:

Sistem Dinamiği Bölüm 9- Frekans Domeninde Sistem Analizi

Sunumlarda kullanılan semboller: El notlarına bkz. Yorum Bolum No.Alt Başlık No.Denklem Sıra No Denklem numarası Şekil No Şekil numarası Dikkat YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 2

Bölüm içeriği: Birinci derece sistemlerin frekans cevabı Yüksek dereceli sistemlerin frekans cevabı Frekans cevabı uygulamaları Genel periyodik girişler için sistem cevabı Frekans cevabından sistem tanımlama MATLAB ile frekans cevabı analizi YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 3

Giriş: Frekans cevabı: Periyodik girişlere sistemin verdiği cevaptır. Periyodik giriş f(t+t)=f(t) Örnekler: Periyodik tork işareti, periyodik kuvvet işareti, hidrolik ve pnömatik sistemlerdeki tahrik sinyalleri. Tüm periyodik giriş işaretleri sinusoidal olmayabilir. Bu durumda FOURIER dönüşümlerinden yararlanılır. Transfer fonksiyonundan elde edilen faz-frekans ve kazanç-frekans eğrileri bize sistem cevabı hakkında önemli bilgiler sağlar. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 4

Bant genişliği, basamak cevaptaki zaman sabiti gibi, frekans cevabının kısa sayısal (quantitatif) bir tanımını sağlar. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 5

9.1.Birinci derece sistemlerin frekans cevabı: YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 6

Kompleks sayılar ve formları: Kompleks Sayı Genlik Kompleks Konjuge Kompleks Eksponansiyel Form Kompleks Konjuge Şekil 9.1.1 (a) 7

9.1.1.Kompleks sayıların bölünmesi ve çarpılması: 8

Örnek: Şekil 9.1.1.(b) 9

9.1.2.Frekansın bir fonksiyonu olarak kompleks sayılar: 10

9.1.3.Frekans Cevabı Özellikleri Burada kararlı ve lineer zamanla değişmeyen(lti) sistemler üzerinde duracağız. Tablo 9.1.1 Kararlı LTI sistem fr.cevabı 9.1.2 Şekil 9.1.2 Kararlı lineer sistem frekans cevabı YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 11

9.1.4. nın frekans cevabı: 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 9.1.5 9.1.6 12

Tablo 9.1.2. nın frekans cevabı Tablo 9.1.2. den görüldüğü üzere birinci derece sistemlerde kararlı hal cevabını elde etmede transfer fonksiyonu çok kullanışlı ve kolay bir yol olarak kullanılabilmektedir. 13

Örnek 9.1.1. 9.1.1 9.1.3 Şekil 14

Cevap 9.1.1 w=15 w=60 Şekil 9.1.3. 15

Örnek 9.1.2. 9.1.5 ve 9.1.6 Şekil 16

9.1.5. Logaritmik Eğriler: Bode plots Bode diyagramları Şekil 9.1.4 17

9.1.6. için logaritmik eğriler: Şekil 9.1.4 18

Asimptotlar: db arc tan(1)=45 o -10log(1+(WT)^2)=-3,01 Şekil 9.1.6 19

Örnek 9.1.3. 20

21

9.2.Yüksek dereceli sistemlerin frekans cevabı: 22

9.2.1.Ortak transfer fonksiyon faktörleri: Tablo 9.2.1. transfer fonksiyonunda ortak faktörler verilmiştir. Buna göre biz şu ana kadar 3 nolu formu inceledik. 1 nolu formda K>0 olduğu müddetçe faz eğrisi değişmez. K<0 olduğunda faz eğrisi 180 derece kayar. Tablo 9.2.1. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 23

9.2.2.Aşırı sönümlü durum: Tablo 9.2.1 deki 3 nolu forma benzetelim: 9.2.6 Zaman sabitleri: YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 24

Örnek 9.2.1 Aşağıda verilen transfer fonk. nun m(w) ve yı bulunuz YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 25

Şekil 9.2.1 26

f(t)=14 sin3t için kararlı hal cevabını bulunuz. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 27

9.2.3. Az sönümlü durum: Örnek 9.2.2: 28

Şekil 9.2.3 29

Kompleks konjuge kökler durumu: 4 nolu form kökler kompleks s yerine jw koyalım 30

9.2.4.Rezonans: Tablo 9.2.2. İkinci derece sistemler için rezonans frekansı Rezonans frekansında (W r ) genlik (M) maksimum değerini alır ancak burada sönüm oranı 0.707 eşit veya küçüktür. Sönüm oranı 0.707 den büyük olur ise tepe meydana gelmez. w=0 da M=1 olur. Az sönümlü bir sistemin köklerinin sadece imajiner kısmı var ve sönüm oranı 0 ise doğal frekans rezonans frekansına eşittir. Rezonans durumu, doğal frekans rezonans frekansına yakın ise meydana gelir. Sönüm az ise çıkış genliği sistemin dayandığı yere kadar artacaktır. Faz açısı -90 a yakın, hız terimi dx/dt girişle uyumlu ise bu durum yüksek genliğe yol açar. Devre tasarımcıları için bu avantaj, mekanik ve süspansiyon tasarımcıları için ise dezavantajdır. 31

9.3. Frekans cevabı uygulamaları: YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 32

9.3.1. Doğal kararlı Durum Az sönümlü sistem Zorlanmamış cevap: 33

34

9.3.2.Beating Şekil 9.3.2. Şekilde görülen periyodik olarak azalan ve artan sinyallerden oluşan sistem cevabına BEATING denir 35

9.3.4. Rezonansta sistem cevabı: Rezonans civarında az sönümlü sistem cevabı Rezonans civarında aşırı sönümlü sistem cevabı Şekil 9.3.3 Şekil 9.3.4 36

9.3.7. Frekans Cevabının Yorumu: Şekil 9.3.10 37

Frekans Cevabının Yorumu Tekerlek Şase Tekerlek Şase Şekil Şekil 9.3.11 38

9.4. Dinamik Sistemlerin Filtreleme Özellikleri YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 39

9.4.1. Elektrik Devrelerinin Frekans Cevabı: T(s)=V0(s)/Vs(s)=1/(RCs+1) Zaman sabiti: Tao=RC Alçak geçiren filtre Şekil 9.4.1. Şekil 9.1.6 40

Yüksek geçiren filtre: Şekil 9.4.2 Şekil 9.4.3. 41

9.4.2. Bandgenişliği (bandwidth): Yarım güç noktaları Köşe frekansları 3dB noktaları 9.4.1. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 42

Örnek 9.4.4.Birinci derece sistem bant genişliği: 9.4.1 Şekil 43

Muhtemel frekans cevapları: Şekil 9.4.5. 44

Örnek 9.5.1. 9.5.Periyodik girişler için sistem cevabı: 45

Çözüm 9.5.1. 46

Şekil 9.5.1 47

Fourier Serileri: Şekil 9.5.2 48

9.6.Frekans cevabından sistem tanımlama: Transfer fonksiyonu veya modelin diferansiyel eşitliğinin genel prensiplerden elde edilmesinin zor olduğu durumlarda yada sistem parametrelerinin bilinmediği durumlarda deneysel yöntemler kullanılarak frekans cevabı elde edilebilir. Buradan sistemin transfer fonksiyonuna ve ilgili parametrelerine geçilebilir. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 49

9.6.1. Test prosedürleri: Sinusoidal girişlerin oluşturulma kolaylığı, İlgili frekanslarda cevabın ölçülmesi Üretim: Sinyal jeneratörleri, Cevap ölçümü: frekans analizörleri Elektriksel sinyaller veya elektriksel sinyale dönüştürülebilen mekanik sistem cevapları Normal çalışma esnasında test sinyallerinin giriş sinyalleri ile birleştirilmesi ve çıkışta ayırt edilebilmesi YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 50

9.6.2.Köşe frekansları ve asimptot kullanımı: Giriş: Transfer fonk. bulunuz. Şekil 9.6.1 51

52

Örnek 9.6.2. İkinci dereceden sistem tanımlama 53

Bölüm özeti: Frekans cevabına ilişkin bode diyagramları Rezonans frekansı ve band genişliği Birinci ve ikinci derece sistemlerde frekans cevabının analizi yorumu Elektriksel devrelerde frekans cevabı ve filtreleme Frekans cevabından sistem tanımlama YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 9 54

GELECEK KONU: Bölüm X. YTÜ-Mekatronik Mühendisliği Bölüm 55

Referans: System Dynamics, William Palm III, McGraw-Hill Education; 3 edition (March 19, 2013)