Subversion Repositories svnkaklik

Rev

Details | Last modification | View Log

Rev Author Line No. Line
1042 kaklik 1
\documentclass[12pt,notitlepage,fleqn]{article}
2
 
3
\usepackage[czech]{babel}
4
\usepackage[pdftex]{graphicx}
5
\usepackage{fancyhdr,multicol} %nastavení češtiny, fancy, grafiky, sloupce
6
\usepackage[utf8]{inputenc} %vstupni soubory v kodovani UTF-8
7
\usepackage[a4paper,text={17cm,25cm},centering]{geometry} %nastavení okrajů
8
\usepackage{rotating}
9
 
10
\begin{document}
11
 
12
\section*{Řešení 3. zadané úlohy		-	 Jakub Kákona}
13
 
14
\begin{enumerate}
15
\item 
16
Diskrétní systém je v rovnovážném stavu v případě, když nemění svůj stav. Tedy všechny jeho následující stavy jsou rovny předchozím stavům. 
17
 
18
Z toho plyne:
19
 
20
\begin{equation}
21
x_1(k+1) = x_1(k)\\
22
x_2(k+1) = x_2(k)
23
\end{equation} 
24
 
25
Dosazením do zadané soustavy získáme tvar:
26
 
27
\begin{equation}
28
x_1(k) = x_1(k)x_2(k)-1\\
29
x_2(k) = 2x_1(k)x_2(k)-2
30
\end{equation} 
31
 
32
Dále postupně řešíme soustavu těchto rovnic. 
33
 
34
\begin{equation}
35
x_1(k) = \frac{1}{x_2(k)-1}\\
36
x_2(k) = \frac{2x_1(k)}{x_2(k)-1} -2
37
\end{equation} 
38
 
39
úpravou získáme kvadratickou rovnici 
40
 
41
\begin{equation}
42
x_2(k)^2 - 3x_2(k) + 2 = 0
43
\end{equation} 
44
 
45
Její kořeny jsou:
46
 
47
\begin{equation}
48
{x_2}_1(k) = -1\\
49
{x_2}_2(k) = -2
50
\end{equation} 
51
 
52
Dosazením do vztahu pro $x_1$ dostaneme zbývající složky
53
 
54
\begin{equation}
55
{x_1}_1(k) = - \frac{1}{2}\\
56
{x_1}_2(k) = - \frac{1}{3}\\
57
\end{equation} 
58
 
59
 
60
A systém má dva rovnovážné body
61
 
62
 
63
\begin{equation}
64
a_1 = \left[ \begin{array}{c}
65
- \frac{1}{2} \\
66
-1 \\
67
\end{array}
68
\right] \\
69
a_2 = \left[ \begin{array}{c}
70
- \frac{1}{3} \\
71
-2 \\
72
\end{array}
73
\right] \\
74
\end{equation} 
75
 
76
 
77
\item
78
Zadaná soustava rovnic může být přepsána do maticového tvaru
79
 
80
\begin{equation}
81
\dot x = Ax \\
82
A = \left[ \begin{array}{ccc}
83
1 & -1 & 1 \\
84
1 & 0 & 1  \\
85
1 & 1 & 1  \\
86
\end{array}
87
\right]
88
\end{equation} 
89
 
90
Tato matice ale není regulární, proto má systém nekonečně mnoho  rovnovážných bodů. Jejich vyjádření získáme požadavkem na nulové derivace v rovnovážných bodech. Řešíme tedy homogenní rovnici. 
91
 
92
\begin{equation}
93
 
94
\end{equation} 
95
 
96
Tato rovnice má řešení 
97
 
98
\begin{equation}
99
a = \left[ \begin{array}{c}
100
-t \\
101
 
102
t \\
103
\end{array}
104
\right] \\
105
t \in R
106
\end{equation} 
107
 
108
 
109
\item
110
zadaný systém není asymptoticky stabilní, protože 
111
 
112
\begin{equation}
113
\lim _{x \to \infty} \sin x(k) \neq 0 
114
\end{equation}
115
 
116
\item
117
K určení stability nepomůže Sylvestrovo kritérium, proto
118
najdeme vlastní čísla matice z charakteristického polynomu 
119
 
120
\begin{equation}
121
\det (\lambda I - A) = 
122
\left[ \begin{array}{cc}
123
\lambda & -1 \\
124
1 & \lambda\\
125
\end{array}
126
\right] = \lambda ^2 + 1
127
\end{equation} 
128
 
129
Polynom má komplexní kořeny $\lambda _{1,2} = \pm j$
130
 
131
A matice je positivně semidefinitní. Systém je proto stabilní, ale ne asymptoticky. 
132
 
133
\item 
134
 
135
Pokud si zvolíme hodnoty $x_1(k)=x(k), x_2(k)=x(k+1)$ dostaneme  $x_1(k+1)=x(k+1), x_1(k+1)=x_2(k)$ A můžeme vytvořit soustavu rovnic. 
136
 
137
\begin{equation}
138
x_1(k+1)=x_2(k) \\ 
139
x_2(k+1)=-x_1(k) + u(k)\\
140
y(k)=x_1(k) \\ 
141
\end{equation}
142
 
143
Kterou můžeme přepsat do tvaru
144
 
145
\begin{equation}
146
x_1(k+1)=\left[ \begin{array}{cc}
147
 
148
-1 & 0 \\
149
\end{array}
150
\right] x(k) + \left[ \begin{array}{c}
151
 
152
1 \\
153
\end{array}
154
\right] u(k)
155
\\ 
156
y(k)=\left[ \begin{array}{cc}
157
1 & 0 \\
158
\end{array} \right] x(k) + [0]u(k)\\
159
\end{equation}
160
 
161
Z toho pak můžeme zjistit přenos systému
162
 
163
\begin{equation}
164
G(z)= C (zI - A)^{-1} B + D \\
165
G(z)=\left[ \begin{array}{cc}
166
1 & 0 \\
167
\end{array} \right] \frac{1}{z^2 + 1 }
168
\left[ \begin{array}{cc}
169
z & 1 \\
170
-1 & z \\
171
\end{array} \right]
172
\left[ \begin{array}{c}
173
 
174
1 \\
175
\end{array} \right] = \frac{1}{z^2 + 1}
176
\end{equation}
177
 
178
singularita přenosu nastává v bodech $z= \pm j$ A systém není BIBO stabilní, protože jeho póly nejsou uvnitř jednotkového kruhu, ale na jeho hranici. 
179
 
180
\end{enumerate} 
181
 
182
 
183
\end{document}