Fondamenti di Automatica - Politecnico di...

79
Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento di Elettronica e Informazione

Transcript of Fondamenti di Automatica - Politecnico di...

Page 1: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Fondamenti di Automatica

Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno

Dipartimento di Elettronica e Informazione

Page 2: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

2

Poli: p1 = -0.5 (sx) p2 = -1 (sx)

Esercizio 1

G(s) = !28 " (s!1)(s+ 0.5)(s+1)

zeri: z1 = 1 (dx)

Tipo: g=0

Guadagno: G(0) = 56 = 20log10(56) ~ 35 db

Page 3: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

3

Bode del Modulo

Page 4: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

4 Scala

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 0.1 0.2 0.3

Page 5: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

5 Piazzamento zeri e poli

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10 0.1 0.5 (sx) 1

(sx) (dx)

Page 6: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

6 Guadagno a bassa frequenza

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10 0.1 0.5 (sx)

0

1

(sx) (dx)

Page 7: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

7 Primo polo

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10 0.1 0.5 (sx)

-1 0

1

(sx) (dx)

Page 8: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

8 Polo e zero sovrapposti

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10 0.1 0.5 (sx)

-1

0

1

(sx) (dx)

Page 9: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

9

Bode della Fase

Page 10: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

10 Piazzamento singolarità

0.5 (sx)

(sx) (dx)

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

Page 11: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

11 Fase iniziale

0.5 (sx)

(sx) (dx)

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

Fase iniziale = fase(mu) – g 90°

Page 12: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

12 Primo polo

0.5 (sx)

(sx) (dx)

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

Polo stabile perdo 90 gradi di fase

-90°

Page 13: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

13 Polo e zero coincidenti

0.5 (sx)

(sx) (dx)

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

Polo stabile perdo 90 gradi di fase Zero instabile perdo 90 gradi di fase

-90°

Page 14: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

14 Fase approssimata

0.5 (sx)

(sx) (dx)

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-90°

Page 15: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

15

Poli: p1 = 5(dx) p2 = -10(sx)

Esercizio 2

G(s) = (1+ s)

(1! 15s)(1+ 1

10s)

zeri: z1 = -1 (sx)

Tipo: g=0

Guadagno: G(0) = 1 = 20log10(1) = 0dB

Page 16: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

16

Bode del Modulo

Esercizio 2

Page 17: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

17 Scala

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 100

Page 18: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

18 Piazzamento zeri e poli

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

Page 19: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

19 guadagno

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

0

Page 20: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

20 guadagno

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

0 +1

Page 21: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

21 guadagno

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

0 +1

0

Page 22: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

22 guadagno

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

0 +1

0

-1

Page 23: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

23

Bode della Fase

Page 24: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

24 Piazzamento singolarità

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

Page 25: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

25 Fase iniziale

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

Page 26: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

26 Zero a sx

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

90°

Page 27: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

27 Polo a dx

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

90°

180°

Page 28: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

28 Polo a sx

10-2 10-1 100 101 102

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx)

5 (sx) (dx)

90°

180°

Page 29: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

29

Poli: p1 = 0 p2 = -20 (sx) p3 = -20 (sx)

Esercizio 3

2)20/1()10/11)(2/1(10)(

sss

ssG

+

−+⋅=

zeri: z1 = -2 (sx) z2 = 10 (dx)

Tipo: g=1

Page 30: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

30 Piazzamento Poli e Zeri

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2

Page 31: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

31 Bassa frequenza – polo nell’origine

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2

-1

G(s) = 10s

Page 32: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

32 Primo zero: + 20 dB/dec

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2

-1 0

Page 33: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

33 Secondo zero: + 20 dB/dec

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2

-1 0 +1

Page 34: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

34 Poli reali coincidenti: -40 dB/dec

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2

-1 0 +1

-1

Page 35: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

35 Piazzamento Poli e Zeri

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

90°

(dx) 2

-90°

-180°

-270°

Page 36: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

36 Polo nell’origine : parto con -90° (modulo positivo)

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

90°

(dx) 2

-90°

-180°

-270°

Page 37: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

37 Zero a sinistra = +90°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

90°

(dx) 2

-90°

-180°

-270°

Page 38: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

38 Zero a destra = -90°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

90°

(dx) 2

-90°

-180°

-270°

Page 39: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

39 2 poli a sinistra = -180°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

90°

(dx) 2

-90°

-180°

-270°

Page 40: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

40

Poli: p1 = 0 p2 = -10 (sx) p3 = -1+1.7j (sx)

p4 = -1-1.7j (sx) Wn = 2 Xi = 0.5

Esercizio 4

)42)(1.01()25.01)(1(5)( 2 +++

−+⋅

−=

sssss

ssG

zeri: z1 = -1 (sx) z2 = 4 (dx)

Guadagno – generalizzato : mu = -1.25

Page 41: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

41 Piazzamento Poli e Zeri

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2 4

(sx)

Page 42: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

42 Bassa Frequenza – Polo nell’origine

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2 4

1.25 -1

(sx)

G(s) = !1s"54

Page 43: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

43 Primo zero : +20 dB/dec

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2 4

-1

0

(sx)

Page 44: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

44 Poli complessi coniugati : -40 dB/dec

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2 4

-1

0 -2

(sx)

Page 45: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

45 zero a 4rad/s : +20 dB/dec

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2 4

-1

0 -2

-1

(sx)

-2

Page 46: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

46 confronto

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

0dB

20dB

40dB

(dx) 2 4

-1

0 -2

-1

(sx)

-2

Page 47: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

47 Fase iniziale = arg(mu) – 90*g = 90

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

-180°

180°

(dx) 2 4

(sx)

90°

-90°

Page 48: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

48 Zero a sinistra = +90°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

-180°

180°

(dx) 2 4

(sx)

90°

-90°

Page 49: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

49 Poli complessi coniugati a sinistra = -180°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

-180°

180°

(dx) 2 4

(sx)

90°

-90°

Page 50: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

50 Zero a destra = -90°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

-180°

180°

(dx) 2 4

(sx)

90°

-90°

Page 51: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

51 Polo a sinistra = -90°

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) (sx)

(sx) 20

-180°

180°

(dx) 2 4

(sx)

90°

-90°

Page 52: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

52 Polo a sinistra = -90°

-100

-50

0

50

Mag

nitu

de (d

B)

10-1 100 101 102 103-180

-90

0

90

180

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

Page 53: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

53

Sapendo che il guadagno della funzione di traferimento G(s) è positivo e che non ha nessun polo o zero con parte reale positiva o nulla tracciare il diagramma di bode del modulo a partire dal diagramma di bode della fase.

Esercizio 5

Page 54: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

54 Esercizio 3

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

90°

180°

-90°

-180°

1 10 100

20db

Page 55: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

55 Esercizio 3

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

90°

180°

-90°

-180°

1 10 100

20db

Page 56: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

56 Esercizio 3

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

90°

180°

-90°

-180°

1 10 100

20db

-1

Page 57: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

57 Esercizio 3

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

90°

180°

-90°

-180°

1 10 100

20db

-1

Page 58: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

58 Esercizio 3

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

90°

180°

-90°

-180°

1 10 100

20db

-1 Rimane incertezza

sul valore del guadagno -2

-1

Page 59: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

59

Ricavare tutte le informazioni ottenibili dai seguenti diagrammi di bode

Esercizio 6

Page 60: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

60 Esercizio 6

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105-180

-135

-90

-45

0

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

Page 61: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

61 Esercizio 6

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105-180

-135

-90

-45

0

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-1

Parte con pendenza -1 e -90° => mu >0 g = 1. Taglia l’asse a 0dB a 0.2 => mu = + 0.2 Guardando solo la fase : parte con -90° => mu < 0 g = 3

Page 62: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

62 Esercizio 6

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105-180

-135

-90

-45

0

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-1

0

A 1 rad/sec ho +20 dB/dec => zero. Devo stabilire se a destra o a sinistra. Guadagno fase quindi è a sinistra (1+s)

Page 63: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

63 Esercizio 6

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105-180

-135

-90

-45

0

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-1

0

A 10 rad/sec ho +20 dB/dec => zero. Devo stabilire se a destra o a sinistra. Perdo fase quindi è a destra (1-s/10)

+1

Page 64: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

64 Esercizio 6

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105-180

-135

-90

-45

0

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-1

0

A 100 rad/sec ho -20 dB/dec => polo. Devo stabilire se a destra o a sinistra. Perdo fase quindi è a sinistra (1+s/100)

+1 0

Page 65: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

65 Esercizio 6

10-2 10-1 100 101 102 103 104 105-180

-135

-90

-45

0

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-1

0

A 1000 rad/sec ho -20 dB/dec => polo. Devo stabilire se a destra o a sinistra. Guadagno fase quindi è a destra (1-s/1000)

+1 0

-1

Page 66: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

66 Esercizio 6

)1000/1)(100/1()10/1)(1(2.0)(

ssss

ssG

−+

−+⋅=

Page 67: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

67

Tracciare il diagramma di Bode della Funzione di Trasferimento al variare di ξ e β > 0:

Esercizio 7

G(s) = 10s3!(1+ s)(1+ 2 !

100s+ 11002

s2 )

(1+ 2 "30s+ 1302

s2 )

Page 68: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

68

Tracciare il diagramma di Bode della Funzione di Trasferimento al variare di ξ e β > 0:

Esercizio 7

G(s) = 10s3!(1+ s)(1+ 2 !

100s+ 11002

s2 )

(1+ 2 "30s+ 1302

s2 )

Guadagno generalizzato = 10; Tipo - g = 3; Poli complessi coniugati Wnp = 30 rad/s Zeri complessi coniugati Wnz = 100 rad/s Zero semplice in -1 rad/s

Page 69: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

69 Diagramma del modulo

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) 100

0dB

20dB

(sx) (sx)

(sx) (sx)

40dB

60dB

Page 70: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

70 Diagramma del modulo

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

~2.15

0dB

20dB

40dB

60dB

G(s) = 10s3

Page 71: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

71 Diagramma del modulo

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

~2.15

0dB

20dB

40dB

60dB

-3

-2

Page 72: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

72 Diagramma del modulo

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

~2.15

0dB

20dB

40dB

60dB

-3

-2

-4

Page 73: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

73 Diagramma del modulo

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

~2.15

0dB

20dB

40dB

60dB

-3

-2

-4

-2

Page 74: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

74 Diagramma della fass

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-180°

90°

-90°

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

-270°

Page 75: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

75 Diagramma della fass

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-180°

90°

-90°

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

-270°

Page 76: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

76 Diagramma della fass

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-180°

90°

-90°

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

-270°

Page 77: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

77 Diagramma della fass

10-2 10-1 100 101 1020

0.5

1

Phas

e (d

eg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

-180°

90°

-90°

1 10 (sx) 100

(sx) (sx)

(sx) (sx)

-270°

Page 78: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

Esercizio 7 78

Page 79: Fondamenti di Automatica - Politecnico di Milanohome.deib.polimi.it/corno/teaching/20130503_bode.pdf · Fondamenti di Automatica Esercizi su Diagrammi di Bode Matteo Corno Dipartimento

Matteo Corno

Esercizio 7 79