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fs446 committed Jun 25, 2024
1 parent 58ee313 commit e52912e
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Showing 3 changed files with 143 additions and 116 deletions.
2 changes: 1 addition & 1 deletion laplace_system_analysis/bodeplot_prototypes.tex
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Expand Up @@ -26,7 +26,7 @@

\title[Bode Diagram]{Level Approximation with the Bode Diagram}
\author[SigSys Tutorial]{Frank Schultz}
\date[Summer Term 2023]{Signals and Systems Tutorial, Summer Term 2023}
\date[Summer Term 2024]{Signals and Systems Tutorial, Summer Term 2024}
\institute[]{Prof. Sascha Spors, Institute of Communications Engineering\\
Faculty of Computer Science and Electrical Engineering, University of Rostock, Germany}

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18 changes: 9 additions & 9 deletions tutorial_latex_deu/sig_sys_ex_06.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -54,7 +54,7 @@ \subsection{Diskussion dreier Systeme 1. Ordnung}
wenn wir uns bei 1./2. Ordnung Systemen 'zu Hause' fühlen.
Hier also zunächst reines Zusammentragen von Ergebnissen, im Grunde stumpfes
Abarbeiten mittlerweile bekannter SigSys-Dinge. Danach werden wir mit diesen
drei Systemen in den nächsten Aufgaben dann noch weitere Erkenntnisse
drei Systemen in den nächsten Aufgaben dann noch zu weiteren Erkenntnissen
erlangen.
\end{Ziel}
\textbf{Aufgabe} {\tiny E1E7E53CFF}: Gegeben sind die drei Laplace
Expand All @@ -72,13 +72,13 @@ \subsection{Diskussion dreier Systeme 1. Ordnung}
Prüfen Sie die Korrektheit der folgenden Angaben (die Idee ist natürlich,
dass alles stimmt, Typos wären nicht absichtlich):
\begin{itemize}
\item Impulsantwort (für die Laplace Rücktrafo führt hier die Polynomdivision schneller zum Ziel als Partialbruchzerlegung)
\item Impulsantwort (für die Laplace Rücktrafo Polynomdivision anwenden führt direkt zu einfachen Korrespondenzen)
\begin{align}
&h(t)_\mathrm{max} = 2\delta(t) - 5\,\e^{-\frac{t}{2}}\,\epsilon(t)\\
&h(t)_\mathrm{min} = 2\delta(t) + 3\,\e^{-\frac{t}{2}}\,\epsilon(t)\\
&h(t)_\mathrm{all} = \delta(t) - 4\,\e^{-2\,t}\,\epsilon(t)
\end{align}
\item Sprungantwort (Partialbruchzerlegung)
\item Sprungantwort (weil $H(s)/s$ eine echt gebrochene Funktion müssen wir hier Partialbruchzerlegung anwenden)
\begin{align}
&h_\epsilon(t)_\mathrm{max} = -8 \epsilon(t) + 10 \, \e^{-\frac{t}{2}}\,\epsilon(t)\\
&h_\epsilon(t)_\mathrm{min} = +8 \epsilon(t) -6 \, \e^{-\frac{t}{2}}\,\epsilon(t)\\
Expand Down Expand Up @@ -438,15 +438,15 @@ \subsection{Zerlegung in Reihenschaltung aus Minimalphasensystem und Allpass}
der $\im\omega$-Achse. Da prinzipiell Stabilität gefordert wurde, gilt also
die Regel: \textbf{alle Pole} in der \textbf{linken} $s$-Halbebene und zu jedem Pol gehört
eine an $\im\omega$ gespiegelte Nullstelle in der rechten $s$-Halbebene.
Betrag über $\omega$ ist konstant, \textbf{Konvention: Betrag ist 1}.
Betrag über $\omega$ ist konstant, \textbf{Konvention: Betrag ist 1, also Pegel gleich 0 dB}.
\end{itemize}


\end{Werkzeug}
\begin{Ansatz}
Zu lösen entweder analytisch, also mit der Übertragungsfunktion als Formel
oder grafisch anhand von Pol-Nullstellen Diagrammen (dann aufpassen
mit den $H_0$ Faktoren).
mit den $H_0$ Faktoren der Einzelsysteme).
\end{Ansatz}

\begin{ExCalc}
Expand Down Expand Up @@ -479,7 +479,7 @@ \subsection{Zerlegung in Reihenschaltung aus Minimalphasensystem und Allpass}
an der gleichen Stelle gleich wieder 'entschärfen', sich gegenseitig aufhebende Pole und Nullstellen
ändern ja nichts an der Übertragungsfunktion und in Folge auch nicht am Betrags-
und Phasenfrequenzgang.
Der eher langweilige Teil ist nun, die richtigen Anteile in dem Bruchausdruck
Der handwerklich eher langweilige Teil ist nun, die richtigen Anteile in dem Bruchausdruck
jeweils dem Allpass und dem Minimalphasensystem zuzuordnen.
Dazu müssen die obigen Regeln aus dem grauen Werkzeugkasten befolgt werden.

Expand Down Expand Up @@ -659,7 +659,7 @@ \subsection{Zerlegung in Reihenschaltung aus Minimalphasensystem und Allpass}
Danach erfolgt die Zerlegung, die grafisch u.U. anschaulicher gelingt, als in Formeln.
Diesmal ist es günstiger mit dem Allpass anzufangen.
Wir suchen dafür alle rechtsseitigen Nullstellen (die sehen wir sehr schnell, weil
in der rechten $s$-Halbebene bei stabilen Systemen sonst nix weiter sein sollte)
in der rechten $s$-Halbebene bei stabilen Systemen sonst nix weiter sein sollte/darf)
und die dazu passenden gespiegelten Polstellen, also im Beispiel bei $s=\pm 2$.
Dies ist im Bild ganz rechts zu sehen.

Expand Down Expand Up @@ -734,7 +734,7 @@ \subsection{Inversion von Übertragungsfunktionen}
und charakterisieren Sie Stabilität. Wir wollen wie immer kausale Systeme annehmen.

\begin{Werkzeug}
Pol-/Nullstellen/Konstante-Darstellung und Diagramme. Bode Diagramm für Pegel.
Pol-/Nullstellen/Verstärkung-Darstellung und Diagramme. Bode Diagramm für Pegel.
\end{Werkzeug}
\begin{Ansatz}
Für $H(s)_\mathrm{max}$:
Expand Down Expand Up @@ -1092,7 +1092,7 @@ \subsection{Reihen- und Parallelschaltung von Systemen}
\begin{align}
H(s)_\mathrm{min}^{-1} = \underbrace{\frac{1}{2}}_{H_{\mathrm{par}1}} - \underbrace{\frac{3}{4}\cdot\frac{1}{s+2}}_{H_\mathrm{par2}},
\end{align}
(wenn wir die letzten beiden Terme als ein System mit $H_0=\frac{3}{4}$ auffassen
(wenn wir die letzten beiden Brüche als ein einziges System mit $H_0=\frac{3}{4}$ auffassen
wollen) darstellbar ist.
%
Wie sehen die Bode Diagramme der Einzelsysteme $H_{\mathrm{ser}\cdot}$,
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