praktikum iii

20
PRAKTIKUM III A. TUJUAN 1. Memahami polynomial dan transformasi Laplace 2. Memahami tanggapan sistem waktu kontinyu dengan menggunakan fungsi alih berdasarkan transformasi Laplace B. DASAR TEORI Polinomial Fungsi polynomial sering digunakan dalam penyajian sinyal dalam domain frekuensi. Olehkarenanya penting sekali untuk dimengerti bagaimana MATLAB memberikan penyelesaian terkait fungsi polynomial ini. Beberapa fungsi MATLAB yang telah disediakan adalah ‘roots’, ‘polyval’, dan ‘conv’. Contoh: 1) Menentukan akar-akar polynomial Suatu vektor baris A dengan koefiesien polinomial : Diselesaikan dengan MATLAB dengan fungsi roots. »A=[1 10 35 50 24]; »r=roots(A) r =

Upload: hyureka-silverstone

Post on 28-May-2017

232 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Praktikum III

PRAKTIKUM III

A. TUJUAN

1. Memahami polynomial dan transformasi Laplace

2. Memahami tanggapan sistem waktu kontinyu dengan menggunakan fungsi alih

berdasarkan transformasi Laplace

B. DASAR TEORI

Polinomial

Fungsi polynomial sering digunakan dalam penyajian sinyal dalam domain frekuensi.

Olehkarenanya penting sekali untuk dimengerti bagaimana MATLAB memberikan

penyelesaian terkait fungsi polynomial ini. Beberapa fungsi MATLAB yang telah

disediakan adalah ‘roots’, ‘polyval’, dan ‘conv’.

Contoh:

1) Menentukan akar-akar polynomial

Suatu vektor baris A dengan koefiesien polinomial :

Diselesaikan dengan MATLAB dengan fungsi roots.

»A=[1 10 35 50 24];

»r=roots(A)

r =

-4.0000

-3.0000

-2.0000

-1.0000

Page 2: Praktikum III

2) Penghitungan Polinomial

Bila diperlukan untuk menghitung nilai polinomial pada masing-masing titik, dapat

digunakan fungsi bawaan MATLAB ‘polyval’. Contoh, untuk menghitung

A(s)=s2+2s+1 pada s=1,2, dan 3, maka :

>> a=[1 2 1];>> A=poIyvaI(a,[1:3])A =

4 9 16

Nilai polinomial: A(1) = 4, A(2) = 9, dan A(3) = 16.

3) Perkalian Polinomial

Fungsi ‘conv’ dalam MATLAB dirancang untuk mengkonvolusikan dua sinyal

domain dalam waktu. Namun dapat juga digunakan untuk perkalian polynomial

selama koefisien C(s) = A(s)B(s) adalah konvolusi dari koefisien A dan B. Contoh:

>> a=[1 2 1];b=[1 4 3];

>> c=conv(a,b)

c=

1 6 12 10 3

Dalam bentuk lain,

(s2 +2s+l)(s2 +4s+3)=s4 +6s3 +12s2 +l0s+3

Dari prompt >> MATLAB, coba jalankan perintah roots(a), roots(b), dan roots(c).

Apa yang terjadi?

Impulse Response

Response impulse, h(t) dari sistem linier invariant waktu adalah tanggapan dari

sinyal fungsi impulse atau unit sample atau delta (t) yang digambarkan sebagaiberikut:

(t) h(t)

Page 3: Praktikum III

Tanggapan sistem H untuk sinyal est adalah H(s) est, dimana impedansi kompleks

atau fungsi alih H(s) adalah transformasi Laplace dari h(t). ejt adalah frekuensi

kompleks H(j), yang merupakan transformasi Fourier dari h(t) dan juga impedansi

kompleks pada s =j.

Fungsi rasional

Fungsi rasional didefinisikan dengan perbandingan dua polinomial:

dimana

dan

Metode penomoran koefisien ini tidak standar matematik tetapi ini adalah standar

MATLAB. Jika vektor satu baris ditulis:

b=[b1 b2 ... bm]

Contoh fungsi rasional

dapat dinyatakan dengan b=[.25, 0, .25], and a=[1, 1, .5, .25]. Melalui fasilitas ‘help’

MATLAB, fungsi ‘residue’ dan ‘freqs’ dapat digunakan. H(s) dapat dinyatakan dengan:

B(s) R(1) R(2) R(n)

H(s) = ---- = -------- + -------- + ... + -------- + K(s)

A(s) s - P(1) s - P(2) s - P(n)

>> a=[1 1 .5 .25];

>> b=[.25 0 .25];

Page 4: Praktikum III

>>[r,p,k]=residue(b,a)

r =

0.5365

-0.1433 - 0.1179i

-0.1433 + 0.1179i

p =

-0.7718

-0.1141 + 0.5576i

-0.1141 - 0.5576i

k =

[]

Plot poles dan zeros dari H(s)

Pole dari H(s) adalah akar-akar penyebut dari polinomial A(s), sedangkan zeros

dari H(s) adalah akar-akar pembilang polinomial B(s). Pada penggambaran pole dan zero

dari H(s) pole menggunakan simbol ‘x’dan zero menggunakan simbol ‘o’ pada daerah

kompleks. Untuk plot pole-zero menggunakan fungsi pzd.m berikut.

function pzd(b,a)

% pzd(b,a)

% produces a pole-zero diagram of B(s)/A(s)

r=1;ar=[ ];br=[ ];

if length(a)>1

ar=roots(a);

r=max(max(abs(ar),r));

end

% the following patch is necessary to correct some

% careless filter designs. It eliminates

% very small leading numbers in b, which would produce

% large spurious zeros.

c=b;s=(1e-13)*sum(abs(b));

while abs(c(1)) < s

c=c(2:length(c));

end

if length(c)>1

br=roots(c);

Page 5: Praktikum III

r=max(max(abs(br)),r);

end

ax=[-r r];bx=[0 0];

plot(ax,bx,'k',bx,ax,'k')

hold on

plot(real(br),imag(br),'or',real(ar),imag(ar),'xb')

hold off

title('poles and zeros')

axis([-1.05*r 1.05*r -1.05*r 1.05*r])

axis square

grid

figure(gcf)

Contoh H(s) = B(s)/A(s) diatas dapat digambarkan pole dan zero-nya

>>a=[1 1 .5 .25]; b[.25 0 .25];

>>pzd(b,a)

Page 6: Praktikum III

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

poles and zeros

Transformasi Laplace

Transformasi Laplace berfungsi mengubah sinyal dari domain waktu menjadi

domain s atau frekuensi. Pasangan transformasi Laplace adalah

Page 7: Praktikum III

dimana u(t) adalah fungsi undak (unit step function). Fungsi waktu h(t) and dan fungsi

frekuensi H(s) merupakan alternative cara untuk menyatakan sinyal yang sama. Dalam

domain waktu h(t) adalah berbentuk eksponensial sedangkan dalam domain frekuensi

H(s) adalah rasional. Pemilihan penulisan h dari sinyal diatas biasanya digunakan untuk

fungsi-fungsi filter. Pada domain waktu, h(t) adalah impulse response function dari filter

sedangkan pada domain frekuensi H(s) adalah transfer function dari filter. Jika ditentukan

s = j, maka akan didapat complex frequency response function H(j).

Untuk menentukan transformasi Laplace dapat menggunakan the symbolic toolbox of

MATLAB. Misalnya untuk menentukan transformasi Laplace transform dari

1. x(t) = t, maka dapat digunakan perintah:

>> f=t;

>> syms f t

>> f=t;

>> laplace(f)

ans =1/s^2

2. x(t) = , maka dapat digunakan perintah:

>>syms t,s

>>X=laplace(t*exp(-4*t),t,s)

X =

1/(s+4)^2

C. KEGIATAN PRAKTIKUM

1. Suatu sistem linier dinyatakan dengan fungsi alih berikut,

Page 8: Praktikum III

Tentukan tanggapan (response) dan plot dengan menggunakan MATLAB

a) sistem dengan sinyal masukan impuls

b) sistem dengan sinyal masukan undak/step

c) sistem dengan sinyal masukan

d) sistem dengan sinyal masukan

Jalankan program berikut:% prak3ss.m

%================

num=[1 1]; den=[1 5 6];

% (a) Impulse response

t=0:0.01:5; h=impulse(num,den,t);

%

figure (1)

plot(t,h); grid; xlabel('Time [s]'); ylabel('Impulse response')

% (b) Step response

ystep=step(num,den,t);

%

figure (2)

plot(t,ystep); grid; xlabel('Time [s]'); ylabel('Step response')

% (c) Sinusiodal zero-state response

time=0:0.01:10; f=sin(2*time); yzs=lsim(num,den,f,time);

%

figure (3)

plot(time,yzs); xlabel('Time [s]'); ylabel('Sinusoidal zero-state

response');

grid;

% (d) Exponential zero-state response

f=exp(-t); yzs=lsim(num,den,f,t);

%

figure (4)

plot(t,yzs); xlabel('Time [s]'); ylabel('Exponential zero-state

response');

grid;

Jalan kan program diatas dan amati hasilnya serta berikan pembahasan!

Page 9: Praktikum III

2. Sebuah fungsi alih berbentuk

(a) Carilah bentuk pemfaktoran dari fungsi alih diatas dengan menggunakan fungsi

[r,p,k]=residue(b,a)

(b) Gambarkan letak pole dan zero dengan menggunakan fungsi pzd.m

3. Tentukan transformasi Laplace dengan menggunakan the symbolic toolbox of

MATLAB.dari:

a.

b.

c. 0

D. HASIL DAN PEMBAHASAN

% prak3ss.m%================num=[1 1]; den=[1 5 6];

% (a) Impulse responset=0:0.01:5; h=impulse(num,den,t);%figure (1)plot(t,h); grid; xlabel('Time [s]'); ylabel('Impulse response') % (b) Step responseystep=step(num,den,t);

%figure (2)plot(t,ystep); grid; xlabel('Time [s]'); ylabel('Step response') % (c) Sinusiodal zero-state responsetime=0:0.01:10; f=sin(2*time); yzs=lsim(num,den,f,time);%figure (3)plot(time,yzs); xlabel('Time [s]'); ylabel('Sinusoidal zero-state

response');grid;

Angka pembilang pada persamaan

Angka penyebut pada persamaan

Rumus perhitungan Impulse Response

Batas MIN sumbu x

Rumus perhitungan Impulse Response

Rumus perhitungan Impulse Response

Batas Max sumbu x

Rumus perhitungan Exponential zero-state respone

Page 10: Praktikum III

% (d) Exponential zero-state responsef=exp(-t); yzs=lsim(num,den,f,t);%

figure (4)plot(t,yzs); xlabel('Time [s]'); ylabel('Exponential zero-state

response');grid;

Page 11: Praktikum III
Page 12: Praktikum III

Berikut hasil gelombang yang terpanggil ketika skrip didebug:

a) Figure 1

b) Figure 2

Page 13: Praktikum III

c ) Figure 3

Page 14: Praktikum III

d ) Figure 4

Page 15: Praktikum III

2. Fungsi alih bentuk

Page 16: Praktikum III

a.

Berikut hasil yang tertera pada Command Windows:

Page 17: Praktikum III

b.

Page 18: Praktikum III

E. TUGAS

a. x(t) = 5te-3t

>> syms t s>> X=laplace(5.*t.*exp(-3*t),t,s)X =5/(s+3)^2

Page 19: Praktikum III

b. x(t) = 2e-5t.sin(5t)

>> syms t s>> X=laplace(2*exp(-5*t).*sin(5*t),t,s)X =10/(s^2+10*s+50)

c. x(t) = 4e-2t

>> syms t s>> X=laplace(2*exp(-2*t),t,s)X =2/(s+2)

Page 20: Praktikum III

F. KESIMPULAN

1. Fungsi polynomial sering digunakan dalam penyajian sinyal dalam domain frekuensi.

Oleh karenanya, penting sekali untuk dimengerti bagaimana MATLAB memberikan

penyelesaian terkait fungsi polynomial ini.

2. Response Impulse, h(t) dari sistem linier invariant waktu adalah tanggapan dari sinyal

fungsi impulse atau unit sample atau delta d(t).

3. Pole dari H(s) addalah akar-akar penyebut dari polynomial A(s), sedangkan zeros dari

H(s) adalah akar-akar pembilang plynomial B(s).

4. Transformasi Laplace berfungsi mengubah sinyal dari domain waktu menjadi domain

s atau frekuensi.

G. REFERENSI

Petunjuk praktikum sinyal dan sistem PP/PTE/SDS/03/R0Oleh Drs.Abdul Fadlil, M.T., Ph.D