roots

Vamos a dibujar el lugar de las raices mediante Scilab de un sistema en lazo cerrado con realimentación unitaria cuyo funcion de transferencia en lazo abierto es:

 

Programa en Scilab

s=%s;

num=(s^2+25)*s;

den=(s^4+404*s^2+1600);

g=syslin('c',num/den);

evans(g)

v=[-20 20 -21 21];

mtlb_axis(v)

 

Programa en Scilab

s=%s;

num=(s^2+25)*s;

den=(s^4+404*s^2+1600);

g=syslin('c',num/den);

for k1=0.2:0.2:20,

  gl=1+k1*g;

  numl=numer(gl);

  r=roots(numl);

  x=real(r);

  y=imag(r);

  plot(x,y,'o');

end;

for k2=20.02:0.2:30,

  g2=1+k2*g;

  num2=numer(g2);

  r2=roots(num2);

  x2=real(r2);

  y2=imag(r2);

  plot(x2,y2,'o');

end;

for k3=35:5:1000,

  g3=1+k3*g;

  num3=numer(g3);

  r3=roots(num3);

  x3=real(r3);

  y3=imag(r3);

  plot(x3,y3,'o');

end;

v=[-20 20 -21 21];

mtlb_axis(v)

xtitle('lugar de las raices','Eje Real','Eje imaginario')

xgrid;

Vamos a dibujar el lugar de las raices con indicacines de factor de amortiguamiento =0.5 y se pedira marcar un punto del lugar de las raices y se obtendra la ganancia K y los polos en lazo cerrado mediante Scilab de un sistema en lazo cerrado con realimentación unitaria cuya funcion de transferencia en lazo abierto es:

Programa en Scilab

num=poly([1 0 0 0],'s','coeff');

den=poly([0 5 4 1],'s','coeff');

g=syslin('c',num/den);

evans(g);

v=[-3 1 -2 2];

mtlb_axis(v)

sgrid([0.5],[0],32);

//marcar un punto con el raton en el lugar de las raices de la grafica

p=locate(1)

 k=-1/real(horner(g,[1,%i]*p));

 gl=1+k*g;

numgl=numer(gl);

roots(numgl)
k

Resultados:

-->p=locate(1)
 p  =
 
  - 0.6502732  
    1.0550725 
    
-->roots(numgl)
 ans  =
 
  - 0.6412384 + 1.0505487i  
  - 0.6412384 - 1.0505487i  
  - 2.7175231               
 
-->k
 k  =
 
    4.1166111

Vamos a calcular el lugar de las raices mediante Scilab de un sistema en lazo cerrado con realimentación unitaria cuyo funcion de transferencia en lazo abierto es:

Programa en Scilab

num=poly([1 0 0 0 0],'s','coeff');

den=poly([0 5 10.3 1.1 1],'s','coeff');

g=syslin('c',num/den);

for k1=0.2:0.2:20,
  gl=1+k1*g;
  numl=numer(gl);
  r=roots(numl);
  x=real(r);
  y=imag(r);
  plot(x,y,'o');
end;

for k2=20.02:0.2:30,
  g2=1+k2*g;
  num2=numer(g2);
  r2=roots(num2);
  x2=real(r2);
  y2=imag(r2);
  plot(x2,y2,'o');
end;

for k3=35:5:1000,
  g3=1+k3*g;
  num3=numer(g3);
  r3=roots(num3);
  x3=real(r3);
  y3=imag(r3);
  plot(x3,y3,'o');
end;

v=[-20 20 -25 25];

mtlb_axis(v)

xgrid;

Vamos a resolver la siguiente ecuacion diferencial mediante scilab:

 

 

 

La Tranformada de Laplace quedaria:

Con lo que nos quedaria:

 

Vamos a obtener el desarrollo en fracciones simples mediante Scilab:

Programa en Scilab

s=%s

num=2;

den=s^3*(s^2+2*s+10);

g=syslin('c',num/den);

gf=tf2ss(g);

se=pfss(gf);

Resultado en Scilab:

 se  =
 
 
       se(1)
 
                        2  
    0.2 - 0.04s - 0.012s   
    --------------------   
              3            
             s             
 
       se(2)
 
    0.064 + 0.012s   
    --------------   
                2    
     10 + 2s + s

Con lo que el sistema nos quedaria:

 

Vamos a descomponer primero se(1) mediante scilab añadiendo mas lineas de codigo:

Lineas a añadir en Scilab

r=roots(denom(se(1)));

a(3)=horner(s^3*se(1),r(1));

a(2)=horner(derivat(s^3*se(1)),r(1));

a(1)=horner(derivat(derivat(s^3*se(1))),r(1))/2;

for k=1:3,
ds1(k)=a(k)/s^k,
end;

Resultado en Scilab del desarrollo de se(1)

 ds1  =
 
 
       ds1(1)
 
            
   -0.012   
   -------  
            
     s      
 
       ds1(2)
 
           
   -0.04   
   ------  
      2    
     s     
 
       ds1(3)
 
         
   0.2   
   ----  
     3   
    s

 

 

Con lo que la descomposicion de se1 nos queda:

 

La descomposicion de se2 la obtendriamos:

 

Con lo que la tranformada de Laplace nos quedaria:

 

Programa en Scilab

s=%s

num=s^2+2*s+3;

den=(s+1)^3;

g=syslin('c',num/den);

gf=tf2ss(g);

se=pfss(gf)


Solucion:

 se  =
 
 
       se(1)
 
                2     
      3 + 2s + s      
    --------------    
               2   3  
    1 + 3s + 3s + s

Como vemos no nos ha solucionado nada debido al polo multiple, por lo que lo resolveremos como lo hacemos normalmente pero utilizando Scilab. Es decir solucionaremos las siguienter ecuaciones, para obtener los coeficientes:

La descomposicion en fracciones simples nos quedaria:

Esta ecuacion la programaremos con Scilab de la siguiente manera:

 

Programa en Scilab

s=%s

num=s^2+2*s+3;

den=(s+1)^3;

g=syslin('c',num/den);

rd=roots(den);

[n d k]=factors(g);

a(3)=horner(g*d(1)^3,rd(1))/2;

a(2)=horner(derivat(g*d(1)^3),rd(1));

a(1)=horner(derivat(derivat(g*d(1)^3)),rd(1))

 

 Solucion de los coeficientes:

 a  =
 
    2.  
    0   
    1.