2 lec Eng
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A ...
00
Diagonal form (The State Space)
dX t AX t Bu t dt
y t CX t Du t
0 ... |
0 |
0 |
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1 |
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1 |
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... ... ... |
... |
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B |
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... |
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0 ... |
n 1 |
0 |
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1 |
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0 ... |
0 |
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1 |
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n |
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C C1 C2 |
... Cn 1 |
Cn |
D C0 |
Cascade form
It can be derived from the transfer function written as a product of simple factored terms, which could be presented by a series of cascaded blocks in a block diagram
Let m < n
W s |
b0 s |
m |
b1s |
m1 |
... bm |
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b0 |
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m |
s i |
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n |
1 |
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||||||||||||
a0 sn a1sn 1 |
... an |
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s i |
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s j |
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||||||||||||||||||
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a0 |
i 1 |
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j m1 |
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||||||||||||||||||||
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b0 |
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m |
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i |
i |
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n |
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1 |
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1 |
s |
i |
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s j |
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a0 i 1 |
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j m1 |
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Cascade form (The Block Diagram)
… |
… |
… |
… |
Typical Dynamic Links
The concept of a typical dynamic link
Typical dynamic links are defined by the root types of transfer
function polynomials
Roots
Real
complexconjugate
Typical dynamic links defined by the transfer function denominator
Name of |
The Transfer |
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The Transfer |
|||||||
The Roots Type |
Function |
||||||||||||||||||||
Dynamic Link |
Function of the Link |
||||||||||||||||||||
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Parameters |
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Stable |
1 |
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1 |
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Im |
T – the time |
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||||||||||
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T |
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constant, |
||||||||||
aperiodic |
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Ts 1 |
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||||||||||||
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Re |
sec |
||||||||||
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|||||||||||
link |
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Unstable |
1 |
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1 |
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Im |
T – the time |
|||||||
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T |
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|||||||||||
aperiodic |
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constant, |
|||||
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Ts 1 |
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Re |
sec |
|||||||
link |
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|||||||||
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1 |
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0 |
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Im |
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Re |
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||||||||||||||
Integrator |
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s |
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Typical dynamic links defined by the transfer function denominator
Name of |
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The Transfer |
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The Transfer |
||||||
|
The Roots Type |
Function |
|||||||||||||||
Dynamic Link |
Function of the Link |
||||||||||||||||
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Parameters |
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Stable |
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Im |
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1 2 |
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1,2 |
T |
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j |
T |
T – the time |
|||||
oscillatory |
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2 |
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2 |
2 Ts 1 |
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constant, sec |
|||
T |
s |
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|
Re |
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– damping |
||||||||||
link |
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coefficient |
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Im |
T – the time |
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Unstable |
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T |
j |
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T |
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constant, sec |
||||
oscillatory |
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||||
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2 |
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2 |
2 Ts 1 |
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Re |
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|||||
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– damping |
|||||||
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link |
T |
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s |
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coefficient |
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Im |
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||
Conservative |
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1 |
j |
1 |
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T – the time |
|||||
oscillatory |
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T |
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||||||
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T 2 s2 1 |
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|
Re |
constant, sec |
|||||||
link |
|
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Typical dynamic links defined by the transfer function numerator
Name of |
The Transfer |
|
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The Transfer |
|||
The Roots Type |
Function |
||||||||||||||||
Dynamic Link |
Function of the Link |
||||||||||||||||
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Parameters |
|||||
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||
The 1st order |
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1 |
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Im |
T – the time |
||||||||
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||||||||||||
minimum-phase |
Ts 1 |
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T |
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constant, |
||||
differentiating |
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Re |
sec |
||||||
link |
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|||||||
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The 1 |
st |
order |
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1 |
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Im |
T – the time |
|||||
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||||||||||||
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|||||||
non-minimum- |
Ts 1 |
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|||||||
T |
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constant, |
||||||||
phase |
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|||||||||
differentiating |
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Re |
sec |
|||||
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||||
Ideal |
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0 |
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Im |
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|||||||
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|||||||||||
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|||||||
differentiating |
s |
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|
|||
link |
|
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|
Re |
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|||||
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|
Typical dynamic links defined by the transfer function numerator
Name of |
The Transfer |
|
The Transfer |
|
The Roots Type |
Function |
|||
Dynamic Link |
Function of the Link |
|||
|
Parameters |
|||
|
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The 2nd order |
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Im |
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1,2 |
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j |
1 2 |
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T – the time |
|||||||||||||||
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|||||||||||||||||||||
minimum-phase |
2 |
|
2 |
2 Ts 1 |
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T |
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T |
||||||||||||||||||
|
|
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constant, sec |
|||||||||||||
differentiating T |
s |
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Re |
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– damping |
||||||||
link |
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coefficient |
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The 2nd order |
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Im |
T – the time |
||||||||
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1,2 |
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|
j |
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|
1 2 |
|||||||||||||||||
non-minimum- T |
2 |
|
2 |
2 Ts 1 |
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T |
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constant, sec |
|||||||||||
s |
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T |
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||||||||||||||
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|
– damping |
||||||
phase |
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|
Re |
||||
differentiating |
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coefficient |
Singular |
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1,2 j |
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1 |
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Im |
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||||||||||||
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|||||||||||||||||
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|||||||||||
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T |
2 |
s |
2 |
1 |
T |
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T – the time |
|||||||||||||
differentiating |
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||||||||||||
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|
constant, sec |
|||||
link |
|
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|
Re |
||||
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|||||
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Description of a dynamic system as a set of typical dynamic elements (links)
The 1st order minimum-phase differentiating link
W s |
s 1 |
|
s 1 |
||
|
|
|
|
||
2s2 s 1 |
2s 1 s 1 |
Stable |
Unstable |
aperiodic link |
aperiodic link |