codigo para graficar el diagrama de bode

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1 Resumen: El presente trabajo tiene como finalidad implementar un código Matlab que permita realizar el diagrama de Bode, a partir de una función de transferencia obtenida del sistema que se desea analizar y para un rango de frecuencias de interés, así como conocer la respuesta del sistema en magnitud y ángulo. Palabras Clave Diagrama de Bode, Código Matlab, Función de Transferencia, sistema. I. INTRODUCCIÓN A respuesta en frecuencia de los sistemas, es la respuesta de un sistema en estado estacionario para una entrada senoidal, variando la frecuencia de entrada del sistema en cierto rango de interés, estos métodos fueron por primera vez propuestos por Nichos, Bode y Nyquist en los años de 1930 y 1940, con finalidad de análisis para estudios de sistemas de control. Es una técnica muy sencilla pero muy potente puesto que se puede obtener de ella la estabilidad de los sistemas y su conocimiento físico del sistema todo esto parte de la función de transferencia, que es la representación matemática que nos describe el sistema. En este trabajo se analiza el diagrama de bode, que es una imagen del comportamiento de la función de transferencia para un rango de frecuencias. II. ANÁLISIS DEL SISTEMA. A continuación se representa en la Fig.1 un circuito RLC en serie con salida V o = V c , considérese que es un sistema para el cual se desea obtener la respuesta en frecuencia mediante un diagrama de bode para el rango de frecuencias angulares desde w=1 hasta w=10K rad/seg. Función de transferencia, es la representación matemática que describe la salida del circuito entre la entrada del mismo representada por la ecuación 1 en el dominio de Laplace. () = () () (1) Considérese que el circuito es la representación de un sistema real, donde se desea trabajar en un rango de frecuencias y se interesa conocer la respuesta del sistema, a continuación se realizaran una serie de pasos para obtener el análisis del circuito y elcodigo Matlab que obtenga el diagrama Este proyecto fue realizado en la clase de DSP de la Universidad de Guadalajara ([email protected]) Fig. 1 circuito serie RLC. A. Se procede a plantear las ecuaciones que rigen el comportamiento del circuito en función de la corriente, directamente en el dominio de Laplace. () = () + () + () (2) Dónde: () = () (3) Y la corriente en función de V o. () = () (4) Por lo tanto introduciendo 4 en 2, resulta la entrada en función de la salida, y despejando la salida entre la entrada obtenemos la función de transferencia en 5. () = () () = 1 (LCS 2 +RCS+1) (5) Como lo que se busca es la respuesta en frecuencia se considera que s=jw y la función de transferencia en el dominio de la frecuencia que da como: () = 1 (−LCw 2 +RCjw+1) (6) III. DIAGRAMA DE BODE. Un diagrama de bode está formado por dos graficas en escala logarítmica o por décadas, una es la magnitud de la función de transferencia que responde a la frecuencia en decibelios (dB) y la otra es el ángulo de desfase en grados. Se basa en la traza de líneas asintóticas que son la respuesta a diferentes frecuencias, Los factores básicos de () son: 1- La ganancia K. 2- Los factores integrales y derivativos. 3- Los factores de primer orden. Implementación de Código Matlab para Graficar el Diagrama de Bode de un Circuito RLC. M.E. Padilla González Estudiante de Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica U. de G. CUCEI L

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Codigo de Matlab

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    Resumen: El presente trabajo tiene como finalidad implementar

    un cdigo Matlab que permita realizar el diagrama de Bode, a

    partir de una funcin de transferencia obtenida del sistema que se

    desea analizar y para un rango de frecuencias de inters, as como

    conocer la respuesta del sistema en magnitud y ngulo.

    Palabras Clave Diagrama de Bode, Cdigo Matlab, Funcin

    de Transferencia, sistema.

    I. INTRODUCCIN

    A respuesta en frecuencia de los sistemas, es la respuesta

    de un sistema en estado estacionario para una entrada

    senoidal, variando la frecuencia de entrada del sistema en

    cierto rango de inters, estos mtodos fueron por primera vez

    propuestos por Nichos, Bode y Nyquist en los aos de 1930 y

    1940, con finalidad de anlisis para estudios de sistemas de

    control.

    Es una tcnica muy sencilla pero muy potente puesto que se

    puede obtener de ella la estabilidad de los sistemas y su

    conocimiento fsico del sistema todo esto parte de la funcin

    de transferencia, que es la representacin matemtica que nos

    describe el sistema.

    En este trabajo se analiza el diagrama de bode, que es una

    imagen del comportamiento de la funcin de transferencia

    para un rango de frecuencias.

    II. ANLISIS DEL SISTEMA.

    A continuacin se representa en la Fig.1 un circuito RLC

    en serie con salida Vo = Vc, considrese que es un sistema para

    el cual se desea obtener la respuesta en frecuencia mediante un

    diagrama de bode para el rango de frecuencias angulares

    desde w=1 hasta w=10K rad/seg.

    Funcin de transferencia, es la representacin matemtica

    que describe la salida del circuito entre la entrada del mismo

    representada por la ecuacin 1 en el dominio de Laplace.

    () =()

    () (1)

    Considrese que el circuito es la representacin de un

    sistema real, donde se desea trabajar en un rango de

    frecuencias y se interesa conocer la respuesta del sistema, a

    continuacin se realizaran una serie de pasos para obtener el

    anlisis del circuito y elcodigo Matlab que obtenga el

    diagrama

    Este proyecto fue realizado en la clase de DSP de la Universidad de

    Guadalajara ([email protected])

    Fig. 1 circuito serie RLC.

    A. Se procede a plantear las ecuaciones que rigen el

    comportamiento del circuito en funcin de la corriente,

    directamente en el dominio de Laplace.

    () = () + () +()

    (2)

    Dnde:

    () =()

    (3)

    Y la corriente en funcin de Vo.

    () = () (4)

    Por lo tanto introduciendo 4 en 2, resulta la entrada en

    funcin de la salida, y despejando la salida entre la entrada

    obtenemos la funcin de transferencia en 5.

    () =()

    ()=

    1

    (LCS2+RCS+1) (5)

    Como lo que se busca es la respuesta en frecuencia se

    considera que s=jw y la funcin de transferencia en el dominio

    de la frecuencia que da como:

    () =1

    (LCw2+RCjw+1) (6)

    III. DIAGRAMA DE BODE.

    Un diagrama de bode est formado por dos graficas en

    escala logartmica o por dcadas, una es la magnitud de la

    funcin de transferencia que responde a la frecuencia en

    decibelios (dB) y la otra es el ngulo de desfase en grados.

    Se basa en la traza de lneas asintticas que son la respuesta

    a diferentes frecuencias, Los factores bsicos de () son:

    1- La ganancia K.

    2- Los factores integrales y derivativos.

    3- Los factores de primer orden.

    Implementacin de Cdigo Matlab para Graficar

    el Diagrama de Bode de un Circuito RLC.

    M.E. Padilla Gonzlez Estudiante de Maestra en Ciencias en Ingeniera Elctrica U. de G. CUCEI

    L

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    4- Los factores cuadrticos.

    En este trabajo solo se estudian los factores cuadrticos

    puesto que la ecuacin caracterstica de la funcin de

    transferencia es de segundo orden y corresponde a un factor

    cuadrtico. Los sistemas suelen tener este tipo de funcin de

    transferencia y el factor cuadrtico puede expresarse como el

    producto de dos factores de primer orden donde la magnitud

    se expresa como:

    20 |1

    (LCw2+RCjw+1)| = 20(2 1)2 + ()2 (7)

    Para bajas frecuencias tales que w