Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Методические указания 3 страница






     

    (2.50)

     

    Применяя теорему разложения, определим оригинал по формуле:

     

    (2.51)

     

    Найдём, подставив вместо в выражении (числитель) (2.48) первый корень характеристического уравнения (2.16):

     

    (2.52)

     

    В выражение (2.50) подставим первый корень характеристического уравнения (2.16) и получим:

     

    (2.53)

     

    Найдем, подставив вместо в выражении (числитель) (2.48) второй корень характеристического уравнения (2.17):

     

    (2.54)

     

    В выражение (2.50) подставим, второй корень характеристического уравнения (2.17) и получим:

     

    (2.55)

     

    Подставляем найденные значения (2.52), (2.53), (2.54) и (2.65) в выражение (2.51):

     

    (2.56)

     

    Расчет классическим методом (2.43) и операторным методом (2.56) практически совпадают, с учетом допустимой погрешности, можно сделать вывод, что переходная характеристика найдена, верно.

     

    2.3 Расчет переходной характеристики цепи классическим методом при условии, что корни характеристического уравнения будут комплексно- сопряженные

     

    Для того, что бы показать расчет переходной характеристики в случае, если корни характеристического уравнения будут комплексно – сопряженные, возьмем другую схему четырехполюсника с другими параметрами заданной цепи.

    Рисунок 2.4 – Рассчитываемая цепь до коммутации

     

    Параметры заданного четырехполюсника:

     

     

    Производим анализ цепи до коммутации. В результате этого анализа определяю токи во всех ветвях электрической цепи и напряжение на ёмкости в момент времени, непосредственно предшествующий коммутации (t=0_).

     

     

    (2.57)

     

     

    По законам коммутации:

     

    (2.58)

     

    Независимые начальные условия равны:

     

    (2.59)

     

    Составляем систему дифференциальных уравнений на основании законов Кирхгофа, описывающую процесс в цепи после коммутации (t≥ 0):

     

    Рисунок 2.5 – Рассчитываемая цепь после коммутации

     

    Направления обхода контура выбираем произвольно (рисунок 2.5), .

     

    (2.60)

     

    Ток представим в виде суммы установившегося и свободного режима цепи:

     

    (2.61)

     

    Определим ток в установившемся режиме цепи после коммутации. Так как на входе цепи включена ёмкость, то в установившемся режиме работы цепи все токи будут равны нулю.

     

    (2.62)

     

    Определим свободную составляющую тока для этого необходимо, получить характеристическое уравнение цепи после коммутации. Наиболее простой способ составления характеристического уравнения – метод входного сопротивления.

     

    Запишем характеристическое уравнение заданного четырехполюсника (рисунок 2.5):

     

    (2.63)

     

    Заменяем в выражении (2.63) на и приравниваем его к нулю:

     

     

    (2.64)

     

    Приравняем к нулю числитель выражения (2.64):

     

    (2.65)

     

    Уравнение (2.65) является характеристическим уравнением цепи. Характеристическое уравнение цепи можно составить другим способом. Запишем определитель исходной системы уравнений и приравниваем его к нулю:

     

    (2.66)

     

    Выполнив необходимые преобразования, получим:

     

    (2.67)

     

    Приравняв к нулю числитель выражения (2.67), получим:

     

    (2.68)

     

    Полученное квадратное уравнение (2.67) полностью совпадает с квадратным уравнением (2.65).Обоими способами были получены абсолютно идентичные уравнения и соответственно можно сделать вывод, что расчеты выполнены правильно.

     

    Подставив числовые значения параметров цепи в характеристическое уравнение (2.68), вычислим его корни:

     

    (2.69)

     

    Дискриминант получился , находим корни:

     

    (2.70)

     

    (2.71)

     

    (2.72)

     

    (2.73)

     

    Корни характеристического уравнения комплексно – сопряженные, поэтому характер переходного процесса – колебательный, следовательно свободная составляющая тока будет иметь вид:

     

    (2.74)

     

    где , - постоянные интегрирования.

     

    Для расчета постоянных интегрирования определим зависимые начальные условия. Запишем исходную систему уравнений (2.60) для :

     

    (2.75)

     

    Из независимых начальных условий ,

     

    Из второго уравнения системы уравнений (2.75) определяем :

     

    (2.76)

     

    Из третьего уравнения системы уравнений (2.75) определяем :

     

    (2.77)

     

    Подставляем значений второго тока и третьего тока (2.76) в первое уравнение системы уравнений (2.75) и получаем значение первого тока в нулевой момент времени :

     

    (2.78)

     

    Продифференцируем первое и второе уравнение системы уравнений (2.75) и запишем их для :

     

    (2.79)

     

    Из второго уравнения системы уравнений (2.79) находим , подставляя известные значения конденсатора , значения сопротивлений и значения первого тока в нулевой момент времени (2.78):

     

    (2.80)

     

    Определим постоянные интегрирования и для определения свободной составляющей третьего тока (2.74) Так как установившаяся составляющая тока третьего равна нулю, то ток в цепи будет определяться только свободной составляющей:

     

    (2.81)

     

    Продифференцируем уравнение для тока (2.81) и запишем их для :

     

    (2.82)

     

    Запишем уравнение (2.81) для :

     

    (2.83)

    Из двух уравнений (2.82) и (2.83) составим одну систему уравнений:

     

    (2.84)

     

    Решаем систему уравнений (2.84), подставляя известные численные значения (2.76), (2.80), (2.73), (2.73) и находим постоянные интегрирования и :

     

    (2.85)

     

    Подставляем полученные постоянные интегрирования (2.85) в выражения для искомого тока третьего (2.81):

     

    (2.86)

     

    Таким образом, переходная характеристика заданного четырехполюсника имеет вид:

     

    (2.87)

     

    2.4 Расчет переходной характеристики операторным методом

    Рисунок 2.6 –Рассчитываемая цепь в операторном виде

     

    На вход рассчитываемой цепи подается напряжение , в операторном виде это напряжение будет равно .

     

    Запишем операторное сопротивление цепи:

     

     

    (2.88)

     

    Запишем выражение для первого тока в операторном виде:

     

    (2.89)

     

    Запишем выражение тока третьего через в операторной форме:

     

    (2.90)

     

    Запишем выражение выходного напряжения в операторном виде:

     

    (2.91)

     

    Обозначим числитель и знаменатель дроби (2.91) соответственно и :

     

    (2.92)

     

    Приравниваем знаменатель выражения (2.92) к нулю - и находим корни заданного квадратного уравнения:

     

    (2.93)

     

    Уравнение (2.93) абсолютно совпадает с уравнением (2.68) соответственно корни будут одинаковые:

     

    (2.94)

     

    (2.95)

     

    Найдем производную от знаменателя дроби (2.92) то есть :

     

    (2.96)

     

    Применяя теорему разложения, определим оригинал по формуле:

     

    (2.97)

     

    Найдём, подставив вместо в выражении (числитель) (2.92) первый корень характеристического уравнения (2.94):

     

    (2.98)

     

    Найдём, подставив вместо в выражении (числитель) (2.92) второй корень характеристического уравнения (2.95):

     

    (2.99)

     

    В выражение (2.96) подставим, первый корень характеристического уравнения (2.94) и получим:

     

    (2.100)

     

    В выражение (2.96) подставим второй корень характеристического уравнения (2.95) и получим:

     

    (2.101)

    Подставляем найденные значения (2.98), (2.99), (2.100) и (2.101) в выражение (2.97):

     

    (2.102)

     

    Расчет классическим методом (2.87) и операторным методом (2.102) совпадают, с учетом допустимой погрешности, можно сделать вывод, что переходная характеристика найдена, верно.

     

    3 Расчет импульсной характеристики заданного четырехполюсника

     

     

    Импульсной характеристикой линейной цепи, не содержащей независимых источников энергии, называется отношение реакции этой цепи на воздействие бесконечно короткого импульса бесконечно большой высоты и конечной площади этого импульса при нулевых начальных условиях:

     

     

    Импульсная характеристика цепи численно равна реакции цепи на воздействие единичного импульса , а размерность импульсной характеристики равна отношению размерности отклика цепи к произведению размерности внешнего воздействия на время.

    Импульс бесконечно малой длительности, бесконечно большой высоты, площадь которого равна 1 называется единичным импульсом. Функция, определяющая единичный импульс, обозначается и называется - функцией или функцией Дирака:

     

     

    При

     

     

     

    3.1 Расчет импульсной характеристики операторным методом в случае вещественных различных корней характеристического уравнения цепи

     

    Рисунок 3.1 – Операторная схема заданного четырехполюсника

     

    На вход рассчитываемой цепи подается напряжение , в операторном виде это напряжение, для расчета импульсной характеристики, будет равно .

     

    Запишем операторное сопротивление цепи:

     

    (3.1)

     

    Запишем выражение для первого тока в операторном виде:

     

    (3.2)

     

    Запишем выражение тока третьего через в операторной форме:

     

    (3.3)

     

    Запишем выражение для выходного напряжения в операторном виде:

     

    (3.4)

     

    Выполним обратное преобразование Лапласа с помощью теоремы разложения. Обозначим числитель и знаменатель дроби (3.4) соответственно и :

     

    (3.5)

     

    Приравниваем знаменатель выражения (3.5) к нулю - и находим корни заданного квадратного уравнения:

     

    (3.6)

     

    Корни заданного уравнения будут совпадать с корнями при расчете переходной характеристики, так как заданные уравнения идентичны:

     

    (3.7)

     

    (3.8)

     

    Найдем производную от знаменателя дроби (3.5) то есть :

     

    (3.9)

     

    В соответствии с теоремой разложения имеет вид:

     

    (3.10)

     

    Найдём подставив вместо в выражении (числитель) (3.5) первый корень характеристического уравнения (3.7):

     

    (3.11)

     

    В выражение (3.9) подставим, первый корень характеристического уравнения (3.7) и получим:

     

    (3.12)

     

    Найдем, подставив вместо в выражении (числитель) (3.5) второй корень характеристического уравнения (3.8):

     

    (3.13)

     

    В выражение (3.9) подставим, второй корень характеристического уравнения (3.8) и получим:

     

    (3.14)

     

    Подставляем найденные значения (3.11), (3.12), (3.13) и (3.14) в выражение (3.10):

     

    (3.15)

     

    Получили выражение, представляющее собой импульсную характеристику заданного четырехполюсника (3.15).

     

    Графики переходной и импульсной характеристик, в случае когда корни характеристического уравнения являются вещественными различными, построены в системе Mathcad 2001 Professional и приведены в Приложении Б.

     

    Данные расчёта переходной и импульсной характеристик в случае, если корни характеристического уравнения будут вещественными различными, приведены в таблице 3.1.

     

    Таблица 3.1 – Данные расчета переходной и импульсной характеристик, в случае, если корни характеристического уравнения будут действительными

      0o
    1.82
    0.81
    0.398
    0.199
    0.101
    0.01
    0.009
    0.0089
    0.0088
      0

     

     

    3.2 Расчет импульсной характеристики четырехполюсника для случая комплексно – сопряженных корней характеристического уравнения. Рассмотрим на примере четырехполюсника, операторная схема замещения которого приведена на рисунке 3.2.

     

    Рисунок 3.2 - Операторная схема заданного четырехполюсника

     

    Параметры заданного четырехполюсника:

     

     

    На вход рассчитываемой цепи подается напряжение , в операторном виде это напряжение, для расчета импульсной характеристики, будет равно .

     

    Запишем операторное сопротивление цепи:

     

    (3.16)

     

     

    Запишем выражение для первого тока в операторном виде:

     

    (3.17)

     

    Запишем выражение тока третьего через в операторной форме:

     

    (3.18)

     

    Запишем выражение для выходного напряжения в операторном виде:

     

    (3.19)






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.