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Atividade Prática Supervisionada da disciplina de Dinâmica E Controle De Sistemas Elétricos De Potência.

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  • PATO BRANCO

    2015

    UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN

    CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA

    ALLAN MAGNO COSTA TEIXEIRA

    ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA I

    ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA

  • PATO BRANCO

    2015

    ALLAN MAGNO COSTA TEIXEIRA

    ATIVIDADE PRTICA SUPERVISIONADA I

    Atividade Prtica Supervisionada I

    apresentada disciplina de Dinmica e

    Controle de Sistemas de Potncia do

    programa de Graduao em Engenharia

    Eltrica da Universidade Tecnolgica Federal

    do Paran, Cmpus Pato Branco-PR.

    Orientador: Prof. Dr. Ricardo Vasques de

    Oliveira

  • SUMRIO

    1 PARA O SISTEMA DINMICO DESCRITO PELO MODELO NO LINEAR DE

    QUARTA ORDEM: ................................................................................................................. 3 1.1 DETERMINE O PONTO DE EQUILBRIO DO SISTEMA. UTILIZE A FUNO

    fsolve DO MATLAB QUE BASEIA-SE NO MTODO DE NEWTON HAPHSON. ......... 3 1.2 DETERMINE O MODELO LINEAR NA FORMA = . UTILIZE O COMANDO jacobian DO MATLAB QUE BASEIA-SE NA EXPANSO EM SRIE DE TAYLOR TRUNCADA NA PRIMEIRA ORDEM. ................................................................. 5

    1.3 CALCULE OS AUTOVALORES REFERENTES AO MODELO LINEAR OBTIDO E

    DIGA SE O SISTEMA ESTVEL OU INSTVEL. ............................................................ 6

    1.4 FAA UMA SIMULAO BASEADA NO MODELO LINEAR CONSIDERANDO

    UMA PERTURBAO DE +10% NA VARIVEL DE ESTADO 2 (OU SEJA, 20 =20 1,1). PARA IMPLEMENTAR A SIMULAO LINEAR USE O COMANDO initial DO MATLAB. OBTENHA A RESPOSTA NO TEMPO PARA TODAS AS VARIVEIS DE

    ESTADO. ................................................................................................................................... 8

    1.5 FAA UMA SIMULAO NO LINEAR CONSIDERANDO UMA PERTURBAO

    DE +10% NA VARIVEL DE ESTADO 2 (OU SEJA, 20 = 20 1,1). PARA IMPLEMENTAR A SIMULAO USE O COMANDO ode45 DO MATLAB QUE UTILIZA O MTODO DE RUNGE-KUTTA DE INTEGRAO NUMRICA. .................. 9

    1.6 COMPARE A RESPOSTA LINEAR COM A RESPOSTA NO LINEAR DAS

    VARIVEIS 1, 2, 3 E 4 PARA UMA PERTURBAO DE +10% E OUTRA DE +60% NA VARIVEL 2. ................................................................................................................. 11 2 ANEXO ................................................................................................................................. 15

  • 3

    1 PARA O SISTEMA DINMICO DESCRITO PELO MODELO NO LINEAR DE

    QUARTA ORDEM:

    Modelo na forma de espao de estados a ser usado no exerccio:

    () = 0,5 22() + 0,5 2() 0,2

    () = (1()) 2()

    () = 1 22() + 0,2 4()

    () = 175 (3()) 0,6 4()

    Parmetros a serem utilizados nas equaes diferenciais no lineares.

    Tabela 1 - Parmetros a serem utilizados

    Valor do Parmetro A Valor do Parmetro B

    36 0,20

    Obs. 1: Nas simulaes no domnio do tempo, gere os grficos das variveis

    1(), 2(), 3() 4() para o intervalo de tempo de 0 a 15 segundos. Coloque a resposta

    do modelo no linear no mesmo grfico da resposta do modelo linear.

    Obs. 2: Cada aluno deve utilizar o valor especificado para os parmetros A e B,

    de acordo com a Tabela 1.

    1.1 DETERMINE O PONTO DE EQUILBRIO DO SISTEMA. UTILIZE A FUNO

    fsolve DO MATLAB QUE BASEIA-SE NO MTODO DE NEWTON HAPHSON.

    Arquivo 1 mod_linear.m

    function f_linear = mod_linear(x, par_A, par_B)

    Modelo na forma de espao de estados

    f_linear(1,1) = 0.5*((x(1))^2)+0.5*x(2)-0.2; % der_x1

    f_linear(2,1) = -par_A*sin(x(1))-par_B*x(2); % der_x2

    f_linear(3,1) = -1*((x(2))^2)+0.2*x(4); % der_x3

    f_linear(4,1) = -175*sin(x(3))-0.6*x(4); % der_x4

    end

  • 4

    Arquivo 2 APS1.m

    Parmetros a serem utilizados nas equaes diferenciais no lineares

    par_A = 36.00; % Valor do Parmetro A

    par_B = 0.20; % Valor do Parmetro B

    Intervalo (em segundos) para simulao no domnio do tempo

    tsim = 15; % Simulao para o intervalo de tempo de 0 a 15 segundos.

    1) Para o sistema dinmico descrito pelo modelo no linear de quarta ordem:

    % a) Determine o ponto de equilbrio do sistema. Utilize a funo

    % fsolve do Matlab que baseiase no mtodo de Newton Haphson. Dica: As

    % equaes ficam em um arquivo e o comando fsolve em outro arquivo

    % distinto.

    x0 = [1; 1; 1; 1]; % Codies iniciais

    options = optimset('Display', 'iter'); % Opo da sada

    [x, fval] = fsolve(@mod_linear, x0, options, par_A, par_B); % Chamando a funo

    % Apresentao dos resultados da letra a)

    disp('a)');

    disp('==========================================');

    disp('Ponto de Equilbrio: ');

    disp('x =');

    disp(x);

    disp('fval =');

    disp(fval);

    disp('==========================================');

    disp(' ');

    Valores e dados apresentados pelo programa de simulao, com base no cdigo

    descrito:

    Norm of First-order Trust-

    region

    Iteration Func-count f(x) step optimality radius

    0 5 22792.9 1.4e+04 1

    1 10 880.333 1 615 1

    2 15 361.577 2.5 1.83e+03 2.5

    3 20 1.51247 3.01413 42.7 6.25

    4 25 0.0029097 0.236083 0.0437 7.54

    5 30 1.93244e-12 0.264968 2.71e-05 7.54

    6 35 1.29848e-28 6.9071e-06 1.78e-12 7.54

    Equation solved.

    a)

    ==========================================

    Ponto de Equilbrio:

    x =

  • 5

    -0.0022

    0.4000

    -0.0027

    0.8000

    fval =

    1.0e-13 *

    0

    0

    0.0516

    0.1016

    ==========================================

    1.2 DETERMINE O MODELO LINEAR NA FORMA () = (). UTILIZE O

    COMANDO jacobian DO MATLAB QUE BASEIA-SE NA EXPANSO EM SRIE

    DE TAYLOR TRUNCADA NA PRIMEIRA ORDEM.

    % b) Determine o modelo linear na forma x'(t)= Ax(t). Utilize o comando

    % jacobian do matlab que baseia-se na expanso em srie de taylor truncada

    % na primeira ordem. Dica: necessrio declarar variveis simblicas e

    % depois atribuir valores para as variveis.

    % Declarao das variveis simblicas

    x1 = sym('x1');

    x2 = sym('x2');

    x3 = sym('x3');

    x4 = sym('x4');

    X = [x1 x2 x3 x4]; % Coloca as variaveis em um nico vetor

    % Conjunto de equaes no lineares x(ponto)=f(x)

    F(1,1) = 0.5*((x1)^2)+0.5*x2-0.2; % der_x1

    F(2,1) = -par_A*sin(x1)-par_B*x2; % der_x2

    F(3,1) = -1*((x2)^2)+0.2*x4; % der_x3

    F(4,1) = -175*sin(x3)-0.6*x4; % der_x4

    FX = jacobian(F,X); % Clculo do jacobiano, atravs do comando do

    % MATLAB "jacobian"

    % Atribuio de valores do ponto de equilbrio para as variveis

    x1 = x(1);

    x2 = x(2);

    x3 = x(3);

    x4 = x(4);

    % Clculo da matriz A

    A = subs(FX); % Substitui o valor das variveis x1, x2, x3 e x4

    % na matriz FX para determinar a matriz A

    A = eval(A); % Executa a string com comandos

  • 6

    % Apresentao dos resultados da letra b)

    disp('b)');

    disp('==========================================');

    disp('Modelo linear na forma x''(t) = A*x(t): ');

    disp(' ');

    % Utiliza-se o comando "mat2str" para apresentar os elementos da

    % matriz, com 4 algarismos siginificativos depois da vrgula

    D1 = [' |', mat2str(A(1,1),4),' ' mat2str(A(1,2),3),' '

    mat2str(A(1,3),3),' ' mat2str(A(1,4),3),'|'];

    D2 = ['x''(t) = |', mat2str(A(2,1),4),' ', mat2str(A(2,2),3),' ',

    mat2str(A(2,3),3),' ',mat2str(A(2,4),3),'|*x(t)'];

    D3 = [' |', mat2str(A(3,1),4),' ' mat2str(A(3,2),3),' '

    mat2str(A(3,3),3),' ' mat2str(A(3,4),3),'|'];

    D4 = [' |', mat2str(A(4,1),4),' ' mat2str(A(4,2),3),' '

    mat2str(A(4,3),3),' ' mat2str(A(4,4),3),'|'];

    disp(D1);

    disp(D2);

    disp(D3);

    disp(D4);

    disp('==========================================');

    disp(' ');

    Valores e dados apresentados pelo programa de simulao, com base no cdigo

    descrito:

    b)

    ==========================================

    Modelo linear na forma x'(t) = A*x(t):

    |-0.002222 0.5 0 0|

    x'(t) = |-36 -0.2 0 0|*x(t)

    |0 -0.8 0 0.2|

    |0 0 -175 -0.6|

    ==========================================

    1.3 CALCULE OS AUTOVALORES REFERENTES AO MODELO LINEAR OBTIDO E

    DIGA SE O SISTEMA ESTVEL OU INSTVEL.

    % c) Calcule os autovalores referentes ao modelo linear obtido e diga

    % se o sistema estvel ou instvel.

    % Comando para determinar as razes caractersticas, as quais so

    % os autovalores da matriz A

    aut_val = eig(A);

    % Anlise da estabilidade do sistema, utilizando-se da teoria de

    % controle, a qual diz que, se as razes encontram-se do lado

    % esquerdo do eixo real do plano complexo (parte real negativa), o

    % sistema estvel, caso contrrio, o sistema instavel.

  • 7

    if (real(aut_val(:,1))

  • 8

    1.4 FAA UMA SIMULAO BASEADA NO MODELO LINEAR CONSIDERANDO

    UMA PERTURBAO DE +10% NA VARIVEL DE ESTADO 2 (OU SEJA,

    2(0) = 2(0) 1,1). PARA IMPLEMENTAR A SIMULAO LINEAR USE O

    COMANDO initial DO MATLAB. OBTENHA A RESPOSTA NO TEMPO PARA

    TODAS AS VARIVEIS DE ESTADO.

    % d) Faa uma simulao baseada no modelo linear considerando uma

    % perturbao de +10% na varivel de estado x2 (ou seja,

    % Dx2(0) = x2(0)*0,1). Para implementar a simulao linear use o

    % comando initial do Matlab. Obtenha a resposta no tempo para todas as

    % variveis de estado.

    pert = 10; % Valor percentual da pertubao na varivel de estado x2

    x0_lin = [0, (x2*(pert/100)), 0, 0]; % Aplicando pertubao de

    % 10% na varivel de estado

    % x2, a qual encontra-se

    % centralizada em zero.

    figure(1) % Cria a caixa de figura numero 2, para plotagem da

    % simulao linear

    hold on

    % Trecho de cdigo responsvel por fazer a apresentao dos

    % grficos das variveis x1(t), x2(t), x3(t) e x4(t), atravs de

    % uma estrutura de repetio, com um contador "i", o qual ir

    % varrer as quatro variveis.

    for i=1:4

    C = [0 0 0 0]; % Limpa a varivel C

    C(1,i) = 1; % Atribui um para o i_ezimo elemento de C

    sys = ss(A,[],C,[]); % Converter a funo para espaos de

    % estados

    subplot(2,2,i); % Cria uma estrutura de plotagem com duas

    % colunas e duas linhas, e ativa a plotagem

    % para o i_ezimo grfico

    initial(sys,x0_lin,tsim); % Plota a simulao linear da

    % varivel de espao de estados xi,

    % com um tempo limite para a

    % plotagem, de "tsim" (neste caso

    % 15 segundos)

    % Configurao das informaes dos grficos

    [object_h,text_strings] = legend(['Modelo Linear (Pertubao de ',

    num2str(pert),'% em x2)']);

    title(['Resposta da varivel x', num2str(i),'(t)']);

    xlabel('Tempo');

    ylabel('Amplitude');

    grid on

  • 9

    end

    Apresentao dos grficos das variveis 1(), 2(), 3() 4(), obtidos

    pelo programa de simulao, com base no cdigo descrito:

    1.5 FAA UMA SIMULAO NO LINEAR CONSIDERANDO UMA

    PERTURBAO DE +10% NA VARIVEL DE ESTADO 2 (OU SEJA, 2(0) =

    2(0) 1,1). PARA IMPLEMENTAR A SIMULAO USE O COMANDO ode45

    DO MATLAB QUE UTILIZA O MTODO DE RUNGE-KUTTA DE INTEGRAO

    NUMRICA.

    Arquivo 3 mod_nao_linear.m

    function f_nao_linear = mod_nao_linear(t, x)

    Parmetros a serem utilizados nas equaes diferenciais no lineares

    par_A = 36.00; % Valor do Parmetro A

    par_B = 0.20; % Valor do Parmetro B

    Modelo na forma de espao de estados

  • 10

    f_nao_linear(1,1) = 0.5*((x(1))^2)+0.5*x(2)-0.2; % der_x1

    f_nao_linear(2,1) = -par_A*sin(x(1))-par_B*x(2); % der_x2

    f_nao_linear(3,1) = -1*((x(2))^2)+0.2*x(4); % der_x3

    f_nao_linear(4,1) = -175*sin(x(3))-0.6*x(4); % der_x4

    end

    Arquivo 2 APS1.m

    % e) Faa uma simulao no linear considerando uma perturbao de +10%

    % na varivel de estado x2 (ou seja, x2_inicial(0) = x2(0)*1,1).

    % Para implementar a simulao use o comando ODE45 do Matlab que

    % utiliza o mtodo de Runge-Kutta de integrao numrica. Dica: As

    % equaes ficam em um arquivo e o comando ode45 em outro arquivo

    % distinto.

    intervalo_integracao = [0 tsim]; % Atribui o intervalo de

    % simulao a um vetor, com

    % inico e final da plotagem,

    % sendo de 0 at 15 segundos.

    y0 = [x1, x2*(1+pert/100), x3, x4]; % Aplicando pertubao de mais

    % 10% na varivel de estado x2.

    % Resoluo das equaes no lineares do arquivo "mod_nao_linear",

    % utilizando o comando "ode45" do MATLAB

    [ta, ya] = ode45('mod_nao_linear', intervalo_integracao, y0,[]);

    figure(2) % Cria a caixa de figura numero 2, para plotagem da

    % simulao no linear

    hold on

    % Trecho de cdigo responsvel por fazer a apresentao dos

    % grficos das variveis x1(t), x2(t), x3(t) e x4(t), atravs de

    % uma estrutura de repetio, com um contador "i", o qual ir

    % varrer as quatro variveis.

    for i=1:4

    subplot(2,2,i); % Cria uma estrutura de plotagem com duas

    % colunas e duas linhas, e ativa a plotagem

    % para o i_ezimo grfico

    plot(ta, ya(:,i),'red'); % Plota a simulao no linear da

    % varivel de espao de estados xi,

    % com um tempo limite de 15 segundos

    % Configurao das informaes dos grficos

    [object_h,text_strings] = legend(['Modelo No Linear (Pertubao de ',

    num2str(pert),'% em x2)']);

    title(['Resposta da varivel x', num2str(i),'(t)']);

    xlabel('Tempo [segundos]');

    ylabel('Amplitude');

    grid on

    end

  • 11

    Apresentao dos grficos das variveis 1(), 2(), 3() 4(), obtidos

    pelo programa de simulao, com base no cdigo descrito:

    1.6 COMPARE A RESPOSTA LINEAR COM A RESPOSTA NO LINEAR DAS

    VARIVEIS 1, 2, 3 E 4 PARA UMA PERTURBAO DE +10% E OUTRA DE

    +60% NA VARIVEL 2.

    % f) Compare a resposta linear com a resposta no linear das variveis

    % x1, x2, x3 e x4 para uma perturbao de +10% e outra de +60% na

    % varivel x2.

    % Lao construido para calcular as duas situaes, considerando 10%

    % e 60% de pertubao, respectivamente na primeira e na segunda

    % execuo

    for k = 1:2

    if k == 1

    pert = 10; % Valor percentual da pertubao na varivel de

    % estado x2 de 10%

    else

    pert = 60; % Valor percentual da pertubao na varivel de

  • 12

    % estado x2 de 60%

    end

    x0_l = [0;x2*(pert/100);0;0]; % Aplicando pertubao na

    % varivel de estado x2, para o

    % modelo linear.

    y0 = [x1, x2*(1+pert/100), x3, x4]; % Aplicando pertubao na

    % varivel de estado x2,

    % para o modelo no linear.

    intervalo_integracao = [0 tsim]; % Atribui o intervalo de

    % simulao a um vetor, com

    % inico e final da plotagem,

    % sendo de 0 at 15 segundos.

    % Resoluo das equaes no lineares do arquivo

    % "mod_nao_linear", utilizando o comando "ode45" do MATLAB

    [ta, ya] = ode45(@mod_nao_linear, intervalo_integracao, y0,[]);

    figure(k+2) % Cria as caixas das figuras de numero 3 e 4, para

    % plotagem das simulaes no linear e linear,

    % respectivamente, conforme o lao percorrido.

    hold on

    % Trecho de cdigo responsvel por fazer a apresentao dos

    % grficos das variveis x1(t), x2(t), x3(t) e x4(t), atravs de

    % uma estrutura de repetio, com um contador "i", o qual ir

    % varrer as quatro variveis.

    for i=1:4

    C = [0 0 0 0]; % Limpa a varivel C

    C(1,i) = 1; % Atribui um para o i_ezimo elemento de C

    sys = ss(A,[],C,[]); % Converter a funo para espaos de

    % estados

    subplot(2,2,i); % Cria uma estrutura de plotagem com duas

    % colunas e duas linhas, e ativa a plotagem

    % para o i_ezimo grfico

    initial(sys,x0_l,tsim); % Plota a simulao linear da

    % varivel de espao de estados xi,

    % com um tempo limite para a

    % plotagem, de "tsim" (neste caso

    % 15 segundos)

    hold on

    plot(ta, ya(:,i),'red'); % Plota a simulao no linear da

    % varivel de espao de estados

    % xi, com um tempo limite de 15

    % segundos.

    % Configurao das informaes dos grficos

    [object_h,text_strings,object_h,text_strings] = legend(['Modelo Linear

    (Pertubao de ', num2str(pert),'% em x2)'],['Modelo No Linear (Pertubao de ',

    num2str(pert),'% em x2)']);

    title(['Resposta da varivel x', num2str(i),'(t)']);

    xlabel('Tempo');

    ylabel('Amplitude');

    grid on

  • 13

    end

    end

    Apresentao dos grficos das variveis 1(), 2(), 3() 4(), obtidos

    pelo programa de simulao, com base no cdigo descrito, para uma perturbao de 10%:

    Apresentao dos grficos das variveis 1(), 2(), 3() 4(), obtidos

    pelo programa de simulao, com base no cdigo descrito, para uma perturbao de 60%:

  • 14

  • 15

    2 ANEXO

    Apresentao do cdigo na integra.

    clear all

    clc

    Atividade Prtica Supervisionada I

    %*******************************************************************%

    % Disciplina: DC29EL - Dinmica e Controle de Sistemas de Potncia %

    % Nome: Allan Magno Costa Teixeira %

    % Professor: Ricardo Vasques de Oliveira %

    %*******************************************************************%

    Parmetros a serem utilizados nas equaes diferenciais no lineares

    par_A = 36.00; % Valor do Parmetro A

    par_B = 0.20; % Valor do Parmetro B

    Intervalo (em segundos) para simulao no dominido do tempo

    tsim = 15; % Simulao para o intervalo de tempo de 0 a 15 segundos.

    1) Para o sistema dinmico descrito pelo modelo no linear de quarta ordem:

    % a) Determine o ponto de equilbrio do sistema. Utilize a funo

    % fsolve do Matlab que baseiase no mtodo de Newton Haphson. Dica: As

    % equaes ficam em um arquivo e o comando fsolve em outro arquivo

    % distinto.

    x0 = [1; 1; 1; 1]; % Codies iniciais

    options = optimset('Display', 'iter'); % Opo da sada

    [x, fval] = fsolve(@mod_linear, x0, options, par_A, par_B); % Chamando a funo

    % Apresentao dos resultados da letra a)

    disp('a)');

    disp('==========================================');

    disp('Ponto de Equilbrio: ');

    disp('x =');

    disp(x);

    disp('fval =');

    disp(fval);

    disp('==========================================');

    disp(' ');

    % b) Determine o modelo linear na forma x'(t)= Ax(t). Utilize o comando

    % jacobian do matlab que baseia-se na expanso em srie de taylor truncada

    % na primeira ordem. Dica: necessrio declarar variveis simblicas e

  • 16

    % depois atribuir valores para as variveis.

    % Declarao das variveis simblicas

    x1 = sym('x1');

    x2 = sym('x2');

    x3 = sym('x3');

    x4 = sym('x4');

    X = [x1 x2 x3 x4]; % Coloca as variaveis em um nico vetor

    % Conjunto de equaes no lineares x(ponto)=f(x)

    F(1,1) = 0.5*((x1)^2)+0.5*x2-0.2; % der_x1

    F(2,1) = -par_A*sin(x1)-par_B*x2; % der_x2

    F(3,1) = -1*((x2)^2)+0.2*x4; % der_x3

    F(4,1) = -175*sin(x3)-0.6*x4; % der_x4

    FX = jacobian(F,X); % Clculo do jacobiano, atravs do comando do

    % MATLAB "jacobian"

    % Atribuio de valores do ponto de equilbrio para as variveis

    x1 = x(1);

    x2 = x(2);

    x3 = x(3);

    x4 = x(4);

    % Clculo da matriz A

    A = subs(FX); % Substitui o valor das variveis x1, x2, x3 e x4

    % na matriz FX para determinar a matriz A

    A = eval(A); % Executa a string com comandos

    % Apresentao dos resultados da letra b)

    disp('b)');

    disp('==========================================');

    disp('Modelo linear na forma x''(t) = A*x(t): ');

    disp(' ');

    % Utiliza-se o comando "mat2str" para apresentar os elementos da

    % matriz, com 4 algarismos siginificativos depois da vrgula

    D1 = [' |', mat2str(A(1,1),4),' ' mat2str(A(1,2),3),' '

    mat2str(A(1,3),3),' ' mat2str(A(1,4),3),'|'];

    D2 = ['x''(t) = |', mat2str(A(2,1),4),' ', mat2str(A(2,2),3),' ',

    mat2str(A(2,3),3),' ',mat2str(A(2,4),3),'|*x(t)'];

    D3 = [' |', mat2str(A(3,1),4),' ' mat2str(A(3,2),3),' '

    mat2str(A(3,3),3),' ' mat2str(A(3,4),3),'|'];

    D4 = [' |', mat2str(A(4,1),4),' ' mat2str(A(4,2),3),' '

    mat2str(A(4,3),3),' ' mat2str(A(4,4),3),'|'];

    disp(D1);

    disp(D2);

    disp(D3);

    disp(D4);

    disp('==========================================');

    disp(' ');

    % c) Calcule os autovalores referentes ao modelo linear obtido e diga

    % se o sistema estvel ou instvel.

    % Comando para determinar as razes caractersticas, as quais so

    % os autovalores da matriz A

    aut_val = eig(A);

  • 17

    % Anlise da estabilidade do sistema, utilizando-se da teoria de

    % controle, a qual diz que, se as razes encontram-se do lado

    % esquerdo do eixo real do plano complexo (parte real negativa), o

    % sistema estvel, caso contrrio, o sistema instavel.

    if (real(aut_val(:,1))

  • 18

    C = [0 0 0 0]; % Limpa a varivel C

    C(1,i) = 1; % Atribui um para o i_ezimo elemento de C

    sys = ss(A,[],C,[]); % Converter a funo para espaos de

    % estados

    subplot(2,2,i); % Cria uma estrutura de plotagem com duas

    % colunas e duas linhas, e ativa a plotagem

    % para o i_ezimo grfico

    initial(sys,x0_lin,tsim); % Plota a simulao linear da

    % varivel de espao de estados xi,

    % com um tempo limite para a

    % plotagem, de "tsim" (neste caso

    % 15 segundos)

    % Configurao das informaes dos grficos

    [object_h,text_strings] = legend(['Modelo Linear (Pertubao de ',

    num2str(pert),'% em x2)']);

    title(['Resposta da varivel x', num2str(i),'(t)']);

    xlabel('Tempo');

    ylabel('Amplitude');

    grid on

    end

    % e) Faa uma simulao no linear considerando uma perturbao de +10%

    % na varivel de estado x2 (ou seja, x2_inicial(0) = x2(0)*1,1).

    % Para implementar a simulao use o comando ODE45 do Matlab que

    % utiliza o mtodo de Runge-Kutta de integrao numrica. Dica: As

    % equaes ficam em um arquivo e o comando ode45 em outro arquivo

    % distinto.

    intervalo_integracao = [0 tsim]; % Atribui o intervalo de

    % simulao a um vetor, com

    % inico e final da plotagem,

    % sendo de 0 at 15 segundos.

    y0 = [x1, x2*(1+pert/100), x3, x4]; % Aplicando pertubao de mais

    % 10% na varivel de estado x2.

    % Resoluo das equaes no lineares do arquivo "mod_nao_linear",

    % utilizando o comando "ode45" do MATLAB

    [ta, ya] = ode45('mod_nao_linear', intervalo_integracao, y0,[]);

    figure(2) % Cria a caixa de figura numero 2, para plotagem da

    % simulao no linear

    hold on

    % Trecho de cdigo responsvel por fazer a apresentao dos

    % grficos das variveis x1(t), x2(t), x3(t) e x4(t), atravs de

    % uma estrutura de repetio, com um contador "i", o qual ir

    % varrer as quatro variveis.

    for i=1:4

    subplot(2,2,i); % Cria uma estrutura de plotagem com duas

    % colunas e duas linhas, e ativa a plotagem

    % para o i_ezimo grfico

    plot(ta, ya(:,i),'red'); % Plota a simulao no linear da

    % varivel de espao de estados xi,

  • 19

    % com um tempo limite de 15 segundos

    % Configurao das informaes dos grficos

    [object_h,text_strings] = legend(['Modelo No Linear (Pertubao de ',

    num2str(pert),'% em x2)']);

    title(['Resposta da varivel x', num2str(i),'(t)']);

    xlabel('Tempo [segundos]');

    ylabel('Amplitude');

    grid on

    end

    % f) Compare a resposta linear com a resposta no linear das variveis

    % x1, x2, x3 e x4 para uma perturbao de +10% e outra de +60% na

    % varivel x2.

    % Lao construido para calcular as duas situaes, considerando 10%

    % e 60% de pertubao, respectivamente na primeira e na segunda

    % execuo

    for k = 1:2

    if k == 1

    pert = 10; % Valor percentual da pertubao na varivel de

    % estado x2 de 10%

    else

    pert = 60; % Valor percentual da pertubao na varivel de

    % estado x2 de 60%

    end

    x0_l = [0;x2*(pert/100);0;0]; % Aplicando pertubao na

    % varivel de estado x2, para o

    % modelo linear.

    y0 = [x1, x2*(1+pert/100), x3, x4]; % Aplicando pertubao na

    % varivel de estado x2,

    % para o modelo no linear.

    intervalo_integracao = [0 tsim]; % Atribui o intervalo de

    % simulao a um vetor, com

    % inico e final da plotagem,

    % sendo de 0 at 15 segundos.

    % Resoluo das equaes no lineares do arquivo

    % "mod_nao_linear", utilizando o comando "ode45" do MATLAB

    [ta, ya] = ode45(@mod_nao_linear, intervalo_integracao, y0,[]);

    figure(k+2) % Cria as caixas das figuras de numero 3 e 4, para

    % plotagem das simulaes no linear e linear,

    % respectivamente, conforme o lao percorrido.

    hold on

    % Trecho de cdigo responsvel por fazer a apresentao dos

    % grficos das variveis x1(t), x2(t), x3(t) e x4(t), atravs de

    % uma estrutura de repetio, com um contador "i", o qual ir

    % varrer as quatro variveis.

  • 20

    for i=1:4

    C = [0 0 0 0]; % Limpa a varivel C

    C(1,i) = 1; % Atribui um para o i_ezimo elemento de C

    sys = ss(A,[],C,[]); % Converter a funo para espaos de

    % estados

    subplot(2,2,i); % Cria uma estrutura de plotagem com duas

    % colunas e duas linhas, e ativa a plotagem

    % para o i_ezimo grfico

    initial(sys,x0_l,tsim); % Plota a simulao linear da

    % varivel de espao de estados xi,

    % com um tempo limite para a

    % plotagem, de "tsim" (neste caso

    % 15 segundos)

    hold on

    plot(ta, ya(:,i),'red'); % Plota a simulao no linear da

    % varivel de espao de estados

    % xi, com um tempo limite de 15

    % segundos.

    % Configurao das informaes dos grficos

    [object_h,text_strings,object_h,text_strings] = legend(['Modelo Linear

    (Pertubao de ', num2str(pert),'% em x2)'],['Modelo No Linear (Pertubao de ',

    num2str(pert),'% em x2)']);

    title(['Resposta da varivel x', num2str(i),'(t)']);

    xlabel('Tempo');

    ylabel('Amplitude');

    grid on

    end

    end

    1 PARA O SISTEMA DINMICO DESCRITO PELO MODELO NO LINEAR DE QUARTA ORDEM:1.1 DETERMINE O PONTO DE EQUILBRIO DO SISTEMA. UTILIZE A FUNO fsolve DO MATLAB QUE BASEIA-SE NO MTODO DE NEWTON HAPHSON.1.2 DETERMINE O MODELO LINEAR NA FORMA ,.,.= ,.. UTILIZE O COMANDO jacobian DO MATLAB QUE BASEIA-SE NA EXPANSO EM SRIE DE TAYLOR TRUNCADA NA PRIMEIRA ORDEM.1.3 CALCULE OS AUTOVALORES REFERENTES AO MODELO LINEAR OBTIDO E DIGA SE O SISTEMA ESTVEL OU INSTVEL.1.4 FAA UMA SIMULAO BASEADA NO MODELO LINEAR CONSIDERANDO UMA PERTURBAO DE +10% NA VARIVEL DE ESTADO ,-2. (OU SEJA, ,-2.,0.=,-2.,0.1,1). PARA IMPLEMENTAR A SIMULAO LINEAR USE O COMANDO initial DO MATLAB. OBTENHA A RESPOSTA NO TEMPO P...1.5 FAA UMA SIMULAO NO LINEAR CONSIDERANDO UMA PERTURBAO DE +10% NA VARIVEL DE ESTADO ,-2. (OU SEJA, ,-2-.,0.=,-2.,0.1,1). PARA IMPLEMENTAR A SIMULAO USE O COMANDO ode45 DO MATLAB QUE UTILIZA O MTODO DE RUNGE-KUTTA DE ...1.6 COMPARE A RESPOSTA LINEAR COM A RESPOSTA NO LINEAR DAS VARIVEIS ,-1., ,-2., ,-3. E ,-4. PARA UMA PERTURBAO DE +10% E OUTRA DE +60% NA VARIVEL ,-2..

    2 ANEXO