refinando o lugar das raízes 1.pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.cruzamento com...

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Refinando o Lugar das Raízes 1. Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2. Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh obtendo o valor do ganho que esta na transição de estabilidade; 3. Ângulo de partida e chegada em pólos ou zeros complexos conjugados n i m i p z 1 1 1 1

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Page 1: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh

Refinando o Lugar das Raízes

1. Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real:

2. Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh obtendo o valor do ganho que esta na transição de estabilidade;

3. Ângulo de partida e chegada em pólos ou zeros complexos conjugados

n

i

m

i pz 11

11

Page 2: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh

Pólos e zeros a malha aberta e

cálculos de:a. ângulo de

saída;b. ângulo de

chegada

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Exemplo: calcule os ângulos de partida para o

sistema

-1.0000 +1.0000i -1.0000 - 1.0000i

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Lugar das raízes para o sistema da

Fig. 8.16 mostrando ângulo

de saída

o

o

o

o

565,26

45

90

4,108

4

3

2

1

o1804213

Page 5: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh

• Exemplo: Esboce o lugar das raízes para

21

53

ss

ssksHsKG

n

i

m

i pz 11

11

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Pontos de Saída e Chegada

0612611

21

12

53

35

2

1

1

1

5

1

3

1

2

82,3;45,1 21

Page 7: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh

Exemplo de lugar das raízes mostrando os

pontos de saída(–1) e entrada (2) no eixo real

Plano s

82,32

45,11

Page 8: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh

Exemplo de lugar das raízes mostrando os

pontos de cruzamento com o eixo imaginário

Plano s

82,32

45,11

375,0

355,2

K

j

j355,2

Page 9: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh

Exemplo: Trace o Lugar das Raízes para as duas Funções de Transferência mostradas abaixo e

observe que uma pequena mudança na posição do zero altera consideravelmente a forma do

Lugar das Raízes:

105,0

1

105,0

5,1

2

1

sss

sKsG

sss

sKsG

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Page 11: Refinando o Lugar das Raízes 1.Pontos de saída e pontos de chegada no eixo real: 2.Cruzamento com o eixo imaginário é feito através do critério de Routh
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Exercício

a) Eboce o Lugar das Raízes para K variando de zero até infinito. Encontre todos os valores que possam refinar o seu desenho.

b) Encontre o valor de K para que o sistema apresente 27,4% de Ultrapassagem Percentual. Para este ganho qual é o Tempo de Pico e Tempo de Estabilização esperados?

c) A aproximação de segunda ordem é válida? Porque? d) Qual o erro de estado estacionário para o sistema com o ganho

calculado no item “b”?e) Para que faixa de valores de K o sistema é estável?f) Como seria possível ter um erro zero para uma entrada degrau

unitário mantendo os índices de desempenho do item “b”?

4211

)5(

ssjsjs

sKsG

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Solução:• Trechos do eixo real que pertence ao Lugar das Raízes:

entre -2 e -4 e entre -5 e menos infinito;• Número de Zeros finitos da F.T.M.A.: 01- (Um);• Número de Pólos finitos da F.T.M.A.: 04 – (Quatro);• Número de ramos do Lugar das Raízes que vão para infinito:

4-1=3 (Três), o que implica em três Assíntotas;– Centro das assíntotas:

– Ângulo das Assíntotas:

1

14

)5(4211

jj

a

00

31

00

2

00

1

30014

180122

18014

180112

6014

180102

xx

xx

xx

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Solução:• Pontos de Saída e Pontos de Chegada:

0,50j1,33-

3,51-

5,83-

valemRaízes Cujas

0124220142363

4

1

2

1

1

1

1

1

5

1

234

jj

Ponto de Saída

Ponto de Chegada

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Solução:• Cruzamento com o eixo imaginário:

543,14039025125,0 se zero de todaLinha

39025125,0 ;

8

148

00165

00

0165

0288

165221

s

s

s

s

s

:Routh de Arranjo

16528228

5F.T.M.F.

2

1

2

11

1

1

0

1

2

3

4

234

KKK

c

KKd

Kc

k

d

Kc

K

K

KsKsss

sK

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Solução:

• Cruzamento com o eixo imaginário:

js

s

s

K

31,2

072,8868,16

:por dado épar polinômio o que temos543,14Para

2,1

68,1672,88

2,1

2

Pontos de Cruzamento com o eixo imaginário

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Solução:• Ângulos de Partida:

x

x

xxo 1 2 3

4

5

-1-2-4-5

j

j

-j0

54321 180

05

04

03

02

01

6,40

90;45;44,18 ;04,14

Ângulo de Partida

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Solução:

• Para relação %U.P.= 27,4% temos:

0

1

22

6,67

381,0coscos :Como

381,0274,0ln

274,0ln

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381,0

04,112

j5,16,0

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Cálculo do ganho K para o ponto de operação

1

1L

j

j

j

j5,1

6,0245

5L

4L

3L2L

x

x

x

x

o

j5,16,0 65,45,14,4 22

1 L

72,35,14,3 222 L

05,25,14,1 223 L

64,05,04,0 224 L

53,25,24,0 225 L

66,21

5432 L

LLLLK

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F.T.M.F. com o ganho calculado

complexos. pólos dos real parte

da esquerda a vezescinco de mais real parte com estão

adicionais pólos dois os pois ordem segunda de sistema

umpor aproximadoser pode sistema o que mostra que O

05,3

8,3

48,158,0

:em slocalizado estão Pólos Cujos

3,2966,30228

566,2234

j

ssss

ssT

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Tempo de Pico e Tempo de Estabilização Esperados

segundos 67,66,0

4T

segundos 1,25,1

s

pT

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Erro de Estado Estacionário

• Sistema do tipo zero portanto temos que calcular

pK

4211

)5(66,2lim

0

ssjsjs

ssGK

sp

546,0831,1

1

1

1

831,0

p

p

Ke

K

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%U.P=24,8%