RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (LEEC) Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC) CONTROLO 1º semestre – 2007/2008 Transparências de apoio às aulas teóricas Capítulo 10 – Diagrama de Bode e Relação Tempo-Frequência A definição de Função Resposta em Frequência e o traçado do diagrama de Bode consideram-se conhecimentos já adquiridos pelos alunos. As respectivas transparências incluem-se neste conjunto para o manter self-contained embora não tenham sido apresentadas nas aulas teóricas. Revisão: Março de 2007 Todos os direitos reservados Estas notas não podem ser usadas para fins distintos daqueles para que foram elaboradas (leccionação no Instituto Superior Técnico) sem autorização dos autores INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2007/2008 Março.2007 1/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Maria Isabel Ribeiro António Pascoal RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Resposta em Frequência • O que é o estudo da Resposta em Frequência de um SLIT? – Análise da resposta a uma entrada sinusoidal Figura retirada de Análise de Sistemas Lineares Lineares, M M. Isabel Ribeiro, IST Press, 2001 Reprodução proibida Resultados de um teste com um 2CV numa estrada de perfil sinusoidal, com velocidades crescentes: • Até 30Km/h as oscilações de posição do condutor e da via são semelhantes, i.e., quando o piso sobe o condutor sobe e viceversa, • A 80/85Km a amplitude das oscilações é semelhante à observada a 70Km/h; no entanto, a diferença de fase é da ordem dos 180º, i.e., quando a estrada se eleva o condutor vai assento abaixo, quando a estrada vai abaixo o condutor bate com a cabeça no tejadilho tejadilho, • A 150Km/h as oscilações ao nível do condutor são quase imperceptíveis, pelo que a condução se torna bastante agradável ! Março.2007 2/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal • Por volta dos 70Km/h a amplitude das oscilações ao nível do condutor é muito maior do que a amplitude do perfil da via, RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Resposta em Frequência conceito (revisão) r(t)=A sinw1t y(t) G(s) entrada sinusoidal como é a componente forçada da resposta ? Aω1 s2 + ω12 Y( s ) = Aω1 G(s) 2 2 s + ω1 G(s) = N(s) (s + p1 )(s + p 2 )L(s + pn ) Assumem-se pólos simples sem perda de generalidade n c1 c2 Ri Y( s ) = + +∑ s + jω1 s − jω1 i=1 s + si c1 = Aω1 A G( s) s= − jω = − G( − jω1 ) 1 s − jω1 2j c2 = Aω1 A G( s) s= jω = G( jω1 ) = c1 1 s + jω1 2j n A A − jω1t jω1t y( t ) = − G( − jω1 )e + G( jω1 )e + ∑ Rie −sit 2j 2j i =1 resposta forçada y( t ) = y f ( t ) + y n ( t ) resposta natural A resposta em frequência de um SLIT analisa a evolução da componente forçada da resposta a uma entrada sinusoidal. Março.2007 3/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal R(s) = RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Resposta em Frequência conceito (revisão) y( t ) = − A A G( − jω1 )e − jω1t + G( jω1 )e jω1t + y n ( t ) 2j 2j resposta natural resposta forçada G(s) – função complexa de variável complexa G( − jω1 ) = G( − jω1 ) e j arg G( − jω1 ) G(s) = G(s) e j arg G( s ) G( jω1 ) = G( jω1 ) e j arg G( jω1 ) G( jω) função par arg G( jω) função ímpar G( − jω1 ) = G( jω1 ) e − j arg G( jω1 ) G( jω1 ) = G( jω1 ) e j argg G( jω1 ) ⎛ e jω1t .e j arg G( jω1 ) − e − jω1t .e − j arg G( jω1 ) ⎞ ⎟⎟ y f ( t ) = A G( jω1 ) ⎜⎜ 2j ⎝ ⎠ y f ( t ) = A G( jω1 ) sin((ω1t + arg g G( jω1 )) Março.2007 4/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal componente forçada da saída RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Resposta em Frequência conceito (revisão) r(t)=A sinw1t • • • G(s) yf(t)=A|G(jw1)|sin(w1t+argG(jw1)) SLIT contínuo tí Excitado por um sinal sinusoidal A componente forçada da saída é ainda: – Um sinal sinusoidal com a mesma frequência – Amplitude e fase do sinal de saída relacionadas com a amplitude e fase do sinal de entrada desfasagem componente forçada do sinal de saída • |G(jw1)| - ganho de amplitude para a frequência w1 • arg G(jw1) – desfasagem para a frequência w1 Março.2007 5/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal sinal de entrada RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Função Resposta em Frequência G( jω) = G(s) s= jω • F Função ã R Resposta t em F Frequência ê i G(j G(jw)) – Função de transferência calculada ao longo do eixo imaginário • Para sistemas causais e estáveis • A Função Resposta em Frequência é a Transformada de Fourier da Resposta Impulsional G( jω) = TF[h( t )] • Diagrama de Bode • Diagrama de Nyquist • Diagrama de Nichols Estudo da estabilidade de SLITs em cadeia fechada Março.2007 6/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Representação gráfica da Função Resposta em Frequência • Que funções é preciso representar ? • |G(jw)| • Arg G(jw) • Que tipo de representação Diagrama de Bode RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Aproximação assimptótica Representação gráfica da Função Resposta em Frequência • • 20 log|G(jw)| como função de w (escala logaritmica) Arg G(jw) como função de w (escala logaritmica) exemplo G(s) = K(1 + sT1 )(1 + 2ξ1s / w n1 + (s / w n1 )2 s(1 + sτ1 )(1 + 2ξ 2s / w n2 + (s / w n2 ) G( jw ) = 2 função de transferência K(1 + jwT1 )(1 + j2ξ1w / w n1 + ( jw / w n1 )2 jw (1 + sτ1 )(1 + j2ξ 2 w / w n2 + ( jw / w n2 )2 função resposta em frequência Característica de amplitude G( jw ) = K (1 + jwT1 ) (1 + j2ξ1w / w n1 + ( jw / w n1 )2 ) jw (1 + sτ1 ) (1 + j2ξ 2 w / w n2 + ( jw / w n2 )2 ) quociente de produtos de termos O diagrama di d de B Bode d ((amplitude) lit d ) representa t G( jw ) dB = 20 log G( jw ) dB − jw dB − (1 + sτ1 ) dB − (1 + j2ξ 2 w / w n2 + ( jw / w n2 )2 ) dB soma algébrica de termos Característica de fase arg G( jw ) = arg K + arg(1 + jwT1 ) + arg(1 + j2ξ1w / w n1 + ( jw / w n1 )2 ) − arg( jw ) − arg(1 + sτ1 ) − arg(1 + j2ξ 2 w / w n2 + ( jw / w n2 )2 ) Março.2007 7/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal G( jw ) = K dB + (1 + jwT1 ) dB + (1 + j2ξ1w / w n1 + ( jw / w n1 )2 ) RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) G(s) = K função de transferência G( jw ) = K G( jw ) dB = K dB ⎧⎪ 0º se K > 0 arg G( jw ) = ⎨ ⎪⎩180º se K < 0 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal função resposta em frequência 180º Março.2007 8/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) G(s) = 10 s G( jw ) = 10 jw G( jw ) dB = (10 )dB − jw dB = 20dB − 20 log w Recta com declive –20dB/década passando em 0dB para w=1 • Qual é o ganho estático deste sistema ? • Qual é o ganho de baixa frequência ? • Declive da assímptota ? E se o sistema tivesse dois pólos na origem ? • Qual é a componente forçada da resposta deste sistema à entrada r(t)=2sin(100t) ? Março.2007 9/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal arg G( jw ) = arg(10 ) − arg( jw ) = 0 − 90 º RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) G(s) = 1 1 + sT G( jw ) = 1 1 + jwT característica de amplitude G( jw ) dB = −20 log 1 + (wT ) 2 Baixa frequência w << 1 T ⇒ wT << 1 G( jw ) dB ≅ −20 log1 = 0dB Alta frequência assímptota de baixa frequência w >> 1 T ⇒ wT >> 1 G( jw ) dB ≅ −20 log wT = −20 log w − 20 log T assímptota de alta frequência Recta com declive –20dB/década passando em 0dB para w=1/T característica de fase arg G( jw ) = − arg(1 + jwT ) = −arctg( wT ) Alta frequência arg G( jw ) ≅ 0º w =1 T arg G( jw ) = − π 4 w >> 1 T ⇒ wT >> 1 arg G( jw ) ≅ − π 2 Março.2007 10/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Baixa frequência w << 1 T ⇒ wT << 1 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) G(s) = 1 1 + sT G( jw ) = 1 1 + jwT T=0.5 Pólo = - 2 assimptota de alta frequência assimptota de baixa frequência 0 dB/dec - 20dB/dec 0º - 45º © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal - 90º w=2rad/s – frequência de corte do pólo Março.2007 11/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) T=0.5 T 0 Pólo = - 2 1 G( jw ) = 1 + jwT 1 G(s) = 1 + sT 3dB 0.2 20 2 5.71º 5.71º 0.2 w= 1 10T w= 10 T G( jw ) dB = −20 log 1 + ( wT )2 = −20 log 2 = −3dB arg G( jw ) = − arg(1 + j) = −45 º arg g G( jjw ) = − arg g⎛⎜1 + j ⎞⎟ = −5.71º 10 ⎠ ⎝ © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 1 w= T 20 2 arg G( jw ) = − arg(1 + 10 j) = −90 º +5.71º Um pólo de multiplicidade 1 contribui para a fase total com um ângulo que varia, de uma década antes a uma década depois, de 0º a –90º passando a –45º na frequência de corte. Março.2007 12/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Largura de Banda – Relação Tempo-Frequência Largura de Banda (a 3dB) • Banda de frequência na qual o módulo da função resposta em frequência não cai mais de 3dB em relação ao ganho de baixa frequência. Ko Ko-3dB wBW w • A Largura de Banda traduz a capacidade de um sistema reproduzir mais ou menos perfeitamente os sinais aplicados à sua entrada Num SLIT de 1ªordem, sem zeros, LB=2rad/s Março.2007 13/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Largura de Banda =frequência de corte do pólo RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Largura de Banda – Relação Tempo-Frequência G1( s ) = w1 s + w1 G 2 (s) = w 2 > w1 w2 s + w2 ganho estático unitário 1/w2 w2 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal w1 1/w1 Largura de banda maior Resposta mais rápida Março.2007 14/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólo duplo G( s ) = 250 ( s + 5 )2 PERGUNTAS • Ganho estático ? • Declive da • Assimptota de baixa frequência • Assimptota de alta frequência • Fase para • Baixas B i ffrequências ê i • Altas frequências RESPOSTAS • Ganho estático = G(s)|s=0 = 10 = 20dB • Declive da • Assimptota de baixa frequência • O sistema não tem pólos nem zeros na origem • declive = 0db/dec • Assimptota de alta frequência • # pólos - # zeros = 2 • declive = -40dB/dec = 2 * (-20dB/dec) • Fase para • Baixas frequências • Sistema é de fase mínima • Sistema não tem pólos e zeros na origem • Fase para w → 0 rad / s é igual a 0º 0 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal • Altas frequências • Sistema é de fase mínima • # pólos - # zeros = 2 • Fase para w → ∞ é igual a –180º A contribuição para a amplitude e para a fase de um pólo duplo é a soma das contribuições de dois pólos reais simples. Março.2007 15/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólo duplo 250 ( s + 5 )2 G( s ) = forma das constantes de tempo 250 ( s + 5 )2 G( s ) = 10 s⎞ ⎛ ⎜1 + ⎟ 5⎠ ⎝ 2 Deste modo a assimptota de baixa frequência correspondente ao pólo duplo passa em 0dB 6d 6dB 2*5.71º -90º -180º 2*5 71º 2*5.71º Março.2007 16/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal G( s ) = RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Relação Tempo Frequência Sistema 1 G1 ( s ) = Sistema 2 50 (s + 5) Sistema de 1ª ordem Pól reall simples Pólo i l em –5 5 Ganho estático = 10 G 2 (s) = 250 ( s + 5 )2 Sistema de 2ª ordem Pólo real duplo em –5 5 Ganho estático = 10 • Qual dos dois sistemas tem a maior largura de banda? • Qual dos dois sistemas é mais rápido ? LB1 = 5 rad / s LB 2 ≅ 3.15 rad / s Característica de amplitude junto da frequência de corte © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Resposta a uma entrada escalão Março.2007 17/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólo na origem e pólos reais não nulos G( s ) = 100 s( s + 10 )( s + 100 ) Assimptota de alta frequência com declive de 3*(-20) 3 (-20) = - 60dB/dec 3 pólos 0 zeros G( s ) = 0.1 • Ganho estático ? 0 .1 s(1 + s / 10 )(1 + s / 100 ) 1 10 100 1000 - 20 - 40 - 60 - 80 - 100 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 0º - 90º - 180º - 270º INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 18/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) - – pólo na origem e pólos reais não nulos G( s ) = 100 s( s + 10 )( s + 100 ) Assimptota de alta frequência com declive de 3*(-20) 3 (-20) = - 60dB/dec 3 pólos 0 zeros G( s ) = 0.1 • Ganho estático ? 0 .1 s(1 + s / 10 )(1 + s / 100 ) 1 10 100 1000 - 20 - 40 - 60 - 80 - 100 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 0º - 90º - 180º - 270º INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 19/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) • Qual Q l é a contribuição t ib i ã d de um ffactor t d do titipo (1+j (1+jwT) T) ? ¾ Características assimptóticas de amplitude e fase simétricas relativamente às obtidas para um pólo real com a mesma frequência de corte 20 log g 1 + jjwT = 20 log g 1 + ( wT )2 wT >> 1 20 log 1 + ( wT )2 ≅ 20 log( wT ) = 20 log w + 20 log T T=0.1 + 20dB/dec 20 3dB 90º © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 45º frequência de corte do zero Um zero de multiplicidade 1 contribui para a fase total com um ângulo que varia, de uma década antes a uma década depois, de 0º a 90º passando a +45º na frequência de corte. INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 20/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – um pólo e um zero reais G( s ) = 0 .1( s + 10 ) ( s + 0 .1) contribuição do zero ganho estático 40dB 20dB -20dB/dec 0.01 0.1 1 10 100 w (rad/s) -20dB Excesso pólos-zeros = 0 -40dB Assimptota p de alta frequência q com declive nulo 90º 90 45º 0.01 0.1 1 10 100 w (rad/s) - 45º - 90º Não há p pólos nem zeros na origem g Excesso pólos-zeros pólos zeros = 0 A fase para muito baixa freq. é nula A fase para muito alta freq. é nula INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 21/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 0º RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Relação Tempo-Frequência • Ganho de Baixa Frequência lim G( jw ) = K 0 ganho estático do sistema w →0 K 0 = lim G(s) = lim y(t) Ganho da Resposta em Frequência à frequência q w=0 s →0 G( s ) = 0.1 Para uma entrada escalão unitário s ( s + 1) 2 0dB 1 t →∞ G( s ) = 1 ( s + 1) 2 0.1 10 1 10 0dB -20dB -20dB -40dB -40dB -20dB/dec +20dB/dec © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal -40dB/dec INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 22/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólos complexos 0 ≤ ζ <1 w n2 G(s) = 2 s + 2ζw ns + w n2 G( jjw ) = ganho estático unitário 1 w ⎛ w ⎞ ⎟ 1 + j2ζ −⎜ w n ⎜⎝ w n ⎟⎠ 2 Característica de amplitude 2 G( jw ) dB w ⎛ w ⎞ ⎟ = −20 log 1 + j2ζ −⎜ w n ⎜⎝ w n ⎟⎠ G( jw ) dB ⎛ w2 ⎞ ⎛ w ⎞ ⎟⎟ = −20 log ⎜⎜1 − 2 ⎟⎟ + ⎜⎜ 2ζ ⎝ wn ⎠ ⎝ wn ⎠ w << w n G( jw ) dB ≅ 0dB w >> w n 2 Assimptota de baixa frequência 2 G( jw ) dB ⎛ w2 ⎞ ⎛ w ⎞ ⎟⎟ ≅ −20 log ⎜⎜ 2 ⎟⎟ + ⎜⎜ 2ζ w w n ⎠ ⎝ n⎠ ⎝ 2 2 ⎛ w ⎞ w ⎟⎟ = −40 log ≅ −20 log⎜⎜ wn ⎝ wn ⎠ Assimptota de alta frequência © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 2 Declive de –40dB/dec passando em 0dB para w=wn w=wn é a frequência de corte associada ao par de pólos complexos conjugados INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 23/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólos complexos 0 ≤ ζ <1 w n2 G(s) = 2 s + 2ζw ns + w n2 ζ = 0 .1 ζ = 0 .2 ζ = 0 .3 ζ = 0 .5 2 Para 0 < ζ < 0.707 a característica real apresenta um pico de ressonânica frequência de w r = w n 1 − 2ζ 2 ressonância wr < wn INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 ζ→0 ⇒ Março.2007 wr → wn 24/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal ζ = 0.707 = 2 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólos complexos 0 ≤ ζ <1 w n2 G(s) = 2 s + 2ζw ns + w n2 ζ = 0.1 ζ = 0 .2 ζ = 0.3 ζ = 0 .5 ζ =1 ζ = 0.707 = 2 2 6dB Para 0 < ζ < 0.707 a característica real apresenta um pico de ressonânica w r = w n 1 − 2ζ 2 1 2ζ 1 − ζ 2 1 G( jw n ) = 2ζ em unidades lineares, numa situação de ganho estático unitário Para ζ > 0.707 embora haja sobreelevação na resposta no tempo não há ressonância na resposta em frequência INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 25/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal G( jw r ) = RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólos complexos 0 ≤ ζ <1 w n2 G(s) = 2 s + 2ζw ns + w n2 G( jw ) = w n2 G(s) = (s + 2ζw n + jw d )(s + 2ζw n − jw d ) 1 w ⎛ w ⎞ ⎟ −⎜ 1 + j2ζ w n ⎜⎝ w n ⎟⎠ 2 jw Característica de fase arg G( jw ) = −arctg w wn ⎛ w ⎞ ⎟⎟ 1 − ⎜⎜ ⎝ wn ⎠ 2 = −θ1 − θ2 w << w n arg G( jw ) ≅ 0º w = wn arg G( jw ) = −90º w >> w n arg G( jw ) ≅ −180 º jw n θ1 jw 1 θ2 σ © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 2ζ w=wn é a frequência de corte associada ao par de pólos complexos conjugados INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 26/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Aproximação assimptótica (exemplos) – pólos complexos 0 ≤ ζ <1 w n2 G(s) = 2 s + 2ζw ns + w n2 G( jw ) = w n2 G(s) = (s + 2ζw n + jw d )(s + 2ζw n − jw d ) 1 w ⎛ w ⎞ ⎟ 1 + j2ζ −⎜ w n ⎜⎝ w n ⎟⎠ 2 ζ = 0.1 ζ = 0 .2 ζ = 0.3 ζ = 0 .5 ζ =1 Como são os diagramas g de amplitude p e fase p para ζ = 0 2 ? Como é o diagrama de Bode (amplitude e fase) para um par de zeros compexos conjugados? INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 27/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal ζ = 0.707 = 2 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Sistema com pólos complexos – Tacoma Narrows Bridge Tacoma Narrows • em Puget Sound, junta da localidade de Tacoma, Washington • Ponte suspensa aberta ao tráfego só alguns meses • O efeito f do vento induziu uma excitação na frequência f natural do sistema • O sistema tinha um comportamento (macro) como o de um sistema de 2ª ordem com pólos complexos conjugados http://cee.carleton.ca/Exhibits/Tacoma_Narrows/ http://maclab.alfred.edu/students/harttm/default.html http://www.urbanlegends.com/science/bridge_resonance.html INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 28/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal • Em 7.Nov.1940 a ponte caiu pelo efeito de forças que nela actuavam, t em particular ti l d do vento t RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Sistemas de Fase Não Mínima G1(s) = s + 10 s +1 G2 ( s) = s − 10 s +1 sistema de fase mínima sistema de fase não mínima w 10 G1( jw ) = 10. 1 + jw w 10 G2 ( jw j ) = −10. 1 + jw 1+ j 1− j ⎛w⎞ 1+ ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ G1( jw ) = G2 ( jw ) = 10. ⎛w⎞ arg G1( jw ) = arctg⎜ ⎟ − arctg( w ) ⎝ 10 ⎠ -10 -1 a mesma característica de amplitude 1 w2 1+ ⎛ w⎞ arg G2 ( jw ) = 180 º +arctg⎜ − ⎟ − arctg( w ) ⎝ 10 ⎠ θz θp θp θz 2 -1 10 arg G1( jw ) = θ z − θp arg G2 ( jw ) = θ z − θp 90º 0.1 1 10 100 90º 0º 0º - 90º - 90º INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 0.1 Março.2007 1 10 100 29/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal 180º RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Sistemas de Fase Não Mínima G1(s) = s + 10 s +1 s − 10 s +1 sistema de fase não mínima © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal sistema de fase mínima G2 ( s) = INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 30/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Identificação de Sistemas •3S SLITs • Todos com a mesma característica de amplitude • Características de fase distintas Sistema 1 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Sistema 2 Sistema 3 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 31/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Identificação de Sistemas • 3 SLITs • Todos com a mesma característica de amplitude • Características de fase distintas G(s) = (± 10 ) s ±1 s ± 10 Sistema 1 Sistema 2 G1(s) = 10 s −1 s + 10 G2 (s) = −10 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 s +1 s − 10 Março.2007 G3 (s) = 10 s +1 s + 10 32/Cap.10 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal Sistema 3 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Pólos dominantes e não dominantes G(s) = 25 * a (s + a)(s2 + 4s + 25) G(s) = 25 (s2 + 4s + 25) a=8 a=3 a=1 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal a=8 a=3 a=1 a 1 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 33/Cap.10 RESPOSTA EM FREQUÊNCIA Diagrama de Bode Pólos dominantes e não dominantes G(s) = w n2p s 2 + 2ζ z w nz s + w n2z w n2z s2 + 2ζ p w np s + w n2p Sistema 1 Sistema 2 Sistema 3 Sistema 4 1 1 1 1.2 0.2 0.7 0.5 0.5 1 1 1.2 1 0.5 0.5 0.5 0.5 © M. Isabel Ribeiro o, António Pascoal identifique os sistemas w n z ζ z w np ζ p INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO- Controlo – 2006/2007 Março.2007 34/Cap.10