Universidade Presbiteriana Mackenzie Automaç˜ao e Controle I
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Automação e Controle 1 – Aula 9P – Professor Marcio Eisencraft – julho 2006 Bf = inv(P)*B; Cf =C*P, Df = D, onde P é uma matriz quadrada com valores unitários ao longo da diagonal secundária e zeros no resto. Para sistemas representados como objetos LIT, o comando ss(F), onde F é um objeto fun- ção de transferência LIT, pode ser usado para converter F em um objeto do espaço de estados. Por exemplo, considere obter a representação no espaço de estados da função de transferência: ( s) C 24 = . 3 2 R() s s + 9s + 26s + 24 Para o objeto função de transferência LIT, a conversão para o espaço de estados não conduz à forma em variáveis de fase. Como ss(F) não conduz a formas familiares das equações de estado (nem é possível converter facilmente em formas familiares) teremos, no momento, uso limitado dessa transformação. num=24; % Define o numerador de G(s)=C(s)/R(s). den=[1 9 26 24]; % Define o denominador de G(s). [A,B,C,D]=tf2ss(num,den) % Converte G(s)para a forma canônica % do controlador, % armazena as matrizes A, B, C, D, e % mostra o resultado. P=[0 0 1;0 1 0;1 0 0]; % Forma a matriz de transformação. Af=inv(P)*A*P % Forma a matriz A (variáveis de fase). Bf=inv(P)*B % Forma o vetor B (variáveis de fase). Cf=C*P % Forma o vetor C,(variáveis de fase). Df=D % Forma D,(variáveis de fase). T=tf(num,den) % Representa T(s)=24/(s^3+9s^2+26s+24) % como um objeto função de transferência LTI. Tss=ss(T) % Converte T(s) em representação no espaço de % estados. Exercício 2. (NISE, 2002, p. 118) Utilize o Matlab para obter a representação no espaço de estados em variáveis de fase para cada um dos sistemas mostrados na Figura 1 a seguir. 4
Automação e Controle 1 – Aula 9P – Professor Marcio Eisencraft – julho 2006 Figura 1 – (NISE, 2002). 4. Convertendo sistemas no espaço de estados para funções de transferência As representações no espaço de estados podem ser convertidas em funções de transferência representadas por um numerador e um denominador usando [num,den] = ss2tf(A,B,C,D,iu), em que iu é o número da entrada em sistemas de entradas múltiplas. Para sistemas com uma única entrada e uma única saída iu = 1. Para um sistema LIT no espaço de estados, Tss, a conversão pode ser implementada u- sando Ttf = tf(Tss) para se obter a função de transferência na forma polinomial ou usando Tzpk = zpk(Tss) para obter a função de transferência na forma fatorada. Por exemplo, a função de transferência representada pelas matrizes descritas por: podem ser obtidas como: ⎡ 0 1 0 ⎤ ⎡7⎤ x = ⎢ 0 0 1 ⎥ x ⎢ 8 ⎥ ⎢ ⎥ + ⎢ ⎥ u ⎢⎣ − 9 − 8 − 7⎥⎦ ⎢⎣ 9⎥⎦ y = [ 2 3 4]x A=[0 1 0;0 0 1;-9 -8 -7]; % Representa A. B=[7;8;9]; % Representa B. 5
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Automação e <strong>Controle</strong> 1 – Aula 9P – Professor Marcio Eisencraft – julho 2006<br />
Bf = inv(P)*B; Cf =C*P, Df = D, onde P é uma matriz quadrada com valores<br />
unitários ao longo da diagonal secundária e zeros no resto.<br />
Para sistemas representados como objetos LIT, o comando ss(F), onde F é um objeto fun-<br />
ção de transferência LIT, pode ser usado para converter F em um objeto do espaço de estados.<br />
Por exemplo, considere obter a representação no espaço de estados da função de transferência:<br />
( s)<br />
C<br />
24<br />
=<br />
.<br />
3 2<br />
R()<br />
s s + 9s<br />
+ 26s<br />
+ 24<br />
Para o objeto função de transferência LIT, a conversão para o espaço de estados não conduz à<br />
forma em variáveis de fase. Como ss(F) não conduz a formas familiares das equações de<br />
estado (nem é possível converter facilmente em formas familiares) teremos, no momento, uso<br />
limitado dessa transformação.<br />
num=24; % Define o numerador de G(s)=C(s)/R(s).<br />
den=[1 9 26 24]; % Define o denominador de G(s).<br />
[A,B,C,D]=tf2ss(num,den) % Converte G(s)para a forma canônica<br />
% do controlador,<br />
% armazena as matrizes A, B, C, D, e<br />
% mostra o resultado.<br />
P=[0 0 1;0 1 0;1 0 0]; % Forma a matriz de transformação.<br />
Af=inv(P)*A*P % Forma a matriz A (variáveis de fase).<br />
Bf=inv(P)*B % Forma o vetor B (variáveis de fase).<br />
Cf=C*P % Forma o vetor C,(variáveis de fase).<br />
Df=D % Forma D,(variáveis de fase).<br />
T=tf(num,den) % Representa T(s)=24/(s^3+9s^2+26s+24)<br />
% como um objeto função de transferência LTI.<br />
Tss=ss(T) % Converte T(s) em representação no espaço de<br />
% estados.<br />
Exercício<br />
2. (NISE, 2002, p. 118) Utilize o Matlab para obter a representação no espaço de estados em<br />
variáveis de fase para cada um dos sistemas mostrados na Figura 1 a seguir.<br />
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