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Das lineare System zweiter Ordnung wird durch statische Verstärkung, ungedämpfte Eigenkreisfrequenz und Dämpfungsverhältnis beschrieben.
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Formel
K dimensionsabhängig; ωn in rad/s; s in s−1; ζ dimensionslos
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| Übertragungsfunktion | dimensionsabhängig | |
| Statische Verstärkung | dimensionsabhängig | |
| Ungedämpfte Eigenkreisfrequenz | rad/s | |
| Dämpfungsverhältnis | dimensionslos |
G(s)=\frac{K\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_n s+\omega_n^2}Die Form beschreibt ein lineares zeitinvariantes System mit einem konjugierten Polpaar und ohne Totzeit. Das Verhalten hängt von ζ ab; bei ζ<1 ist die Sprungantwort unterdämpft. Zusätzliche Pole, Nullstellen, Sättigung und Anfangswerte werden nicht abgebildet.
Die Form beschreibt ein lineares zeitinvariantes System mit einem konjugierten Polpaar und ohne Totzeit. Das Verhalten hängt von ζ ab; bei ζ<1 ist die Sprungantwort unterdämpft. Zusätzliche Pole, Nullstellen, Sättigung und Anfangswerte werden nicht abgebildet.
Das lineare System zweiter Ordnung wird durch statische Verstärkung, ungedämpfte Eigenkreisfrequenz und Dämpfungsverhältnis beschrieben.
Grundgleichung für die Zielgröße
Bei Umstellungen Vorzeichen, Randbedingungen und Einheiten beibehalten.
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Normierte PT2-Übertragungsfunktion“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert.
Eine verwandte Größe mit gleicher Symbolschreibweise einsetzen.
Nutze Variablendefinitionen und prüfe: K dimensionsabhängig; ωn in rad/s; s in s−1; ζ dimensionslos.
Formelcluster
Das lineare System zweiter Ordnung wird durch statische Verstärkung, ungedämpfte Eigenkreisfrequenz und Dämpfungsverhältnis beschrieben.
Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert.
Schwingende Sensor-, Aktor- oder mechanische Strecken im Regelkreis modellieren.
Eine typische Aufgabe Schritt für Schritt: Normierte PT2-Übertragungsfunktion (G(s)=Kωn²/(s²+2ζωns+ωn²)).
Aufgabe
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Normierte PT2-Übertragungsfunktion“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Rechenweg
Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert.
Die Pole folgen aus s2+2ζωn s+ωn2=0. Für ζ<1 sind sie komplex konjugiert mit Realteil −ζωn; bei ζ≥1 sind sie reell. Ihre Lage bestimmt Abklingen und Überschwingen im idealen Modell. This canonical model assumes a linear time-invariant second-order system without dead time. Anwendungsbereich: Schwingende Sensor-, Aktor- oder mechanische Strecken im Regelkreis modellieren. Das Zahlenbeispiel Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert verankert die Aussage in einer konkreten Messsituation. Die Einheiten dazu sind K dimensionsabhängig; ωn in rad/s; s in s−1; ζ dimensionslos. Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert. Das prüft, ob die Bezugsgrößen zusammenpassen.
Ein ideales System mit 0<ζ<1 ist unterdämpft und zeigt bei einem Sprung typischerweise Überschwingen. Mit zunehmendem ζ nimmt es ab; bei ζ≥1 fehlt das oszillatorische Überschwingen. Nullstellen und zusätzliche Dynamik können das Verhalten verändern. This canonical model assumes a linear time-invariant second-order system without dead time. Die Einheiten dazu sind K dimensionsabhängig; ωn in rad/s; s in s−1; ζ dimensionslos. Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert. Das prüft, ob die Bezugsgrößen zusammenpassen.
Bei der normierten Form ist G(0)=K, sofern der Nenner nicht verschoben ist. K ist daher die statische Verstärkung, deren Einheit vom Verhältnis der Ausgangs- zu Eingangsgröße abhängt. K=1 ist nicht für jeden Sensor oder Aktor selbstverständlich. This canonical model assumes a linear time-invariant second-order system without dead time. Geltungsbereich: Die Form beschreibt ein lineares zeitinvariantes System mit einem konjugierten Polpaar und ohne Totzeit. Das Verhalten hängt von ζ ab; bei ζ<1 ist die Sprungantwort unterdämpft. Zusätzliche Pole, Nullstellen, Sättigung und Anfangswerte werden nicht abgebildet. Eine praktische Anwendung ist Schwingende Sensor-, Aktor- oder mechanische Strecken im Regelkreis modellieren.
Schreibe zuerst neben jeden Zahlenwert die Größe und Einheit aus der Variablenliste: K dimensionsabhängig; ωn in rad/s; s in s−1; ζ dimensionslos. Setze erst ein, wenn die Werte in einem konsistenten Einheitensystem vorliegen, und notiere Vorzeichen oder Bezugsrichtung ausdrücklich. Das Beispiel Für K=1, ωn=10 rad/s und ζ=0,5 lautet der Nenner s2+10s+100; die Pole sind stabil komplex konjugiert. bietet eine Rechenprobe: Endgröße, Einheit und Größenordnung müssen zur beschriebenen Situation passen. Runde erst nach den Zwischenrechnungen, damit kleine Beiträge nicht vorzeitig verschwinden. This canonical model assumes a linear time-invariant second-order system without dead time.
Der Hintergrund nennt als Ausgangspunkt: Die Form beschreibt ein lineares zeitinvariantes System mit einem konjugierten Polpaar und ohne Totzeit. Das Verhalten hängt von. Das begrenzt, wann das Ergebnis als Fachmodell gelten darf. Vergleiche deshalb die Randbedingungen der Aufgabe mit dieser Voraussetzung, bevor du Zahlen einsetzt; reale Bauteile, Stoffwerte oder Belastungen können zusätzliche Effekte einbringen. MIT OpenCourseWare, Feedback Control Systems, second-order system models. belegt die verwendete Beziehung, ersetzt aber nicht die Prüfung, ob deine konkrete Situation innerhalb des Modells liegt. This canonical model assumes a linear time-invariant second-order system without dead time.
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Welcher typische Fehler passiert bei G(s)=Kωn²/(s²+2ζωns+ωn²)?
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