Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Автономные системы, символические уравнения Вопрос 2






    Общей теории нелинейных систем нет, поэтому рассматривают частные случаи, например, если система содержит безынерциальный нелинейный элемент и линейную инерциальную подсистему. На рис. 7 показана такая система, для которой

    Рис. 7. ,   , где f - некоторая функция, - линейный дифференциальный оператор.

    Для анализа этой системы (для составления описывающего её уравнения) можно воспользоваться методом символических уравнений. Для этого формально записываются законы Кирхгофа в операторной форме, но вместо изображений токов и напряжений по Лапласу записываются их линейные значения, причём линейные элементы описываются операторным сопротивлением, а нелинейные - своей ВАХ. Полученные уравнения рассматриваются как алгебраические относительно p и преобразовываются так, чтобы p не было в знаменателе; после p заменяется оператором дифференцирования, т. е. .

    Применим это правило к генератору на туннельном диоде (рис. 8). Чтобы пошла генерация, необходимо рабочую точку вынести в область отрицательного дифференциального сопротивления (как показано на рис. 9).

    Рис. 8. Генератор на туннельном диоде. Рис. 9. ВАХ туннельного диода.

    Будем действовать по правилу, составим формальное уравнение:

    .

    Найдём операторное сопротивление контура (линейной инерциальной подсистемы), обведённого штриховой линией на рис. 8: здесь последовательное соединение индуктивности и сопротивления в параллель с конденсатором, т. е.

    .

    Введём другие обобщённые координаты (относительно рабочей точки):

    ,

    тогда можно записать:

    . (1.13)

    Символическое уравнение цепи в общем случае имеет вид:

    , (1.14)

    т. е. полученное уравнение (1.13) удовлетворяет условию (1.14). Дальше получаем ДУ:

    ;

    причём, так как генератор будет работать в области выбранной нами рабочей точки, то можно приблизительно заменить i (u) на i 0, тогда

    .

    Рассмотрим генератор на транзисторе, представленный на рис. 10. Линейной подсистемой в

    Рис. 10. Генератор на транзисторе. этом генераторе является резонансный контур. Запишем несколько соотношений, которые легко получаются, если немного приглядеться к схеме: , , ; и сведём их к одному уравнению: . Из последнего уравнения следует равенство:
    . (1.15)
    Как видно, уравнения (1.15) и (1.13) похожи - это один из примеров изоморфизма колебательных систем, поэтому можно зарисовать обобщённую структуру генератора (рис. 11). Часто вместо Z (p) используют так

    называемую трёхточечную схему (рис. 12). В этом случае общее уравнение генератора на управляемом источнике, охваченного обратной связью через линейный четырёхполюсник (рис. 11) имеет вид:

    , (1.16)

    где (для трёхточечной схемы) операторное сопротивление:

    . (1.17)

    В качестве примеров рассмотрим генератор с автотрансформаторной связью (рис. 13) и схему Колпитца (рис. 14). Подставив соответствующие Z 1(p), Z 2(p) и Z 3(p) в уравнение (1.17) получим следующие операторные сопротивления:

    , где , (1.18)

    для генератора с автотрансформаторной связью (индуктивной трёхточки);

    , где (1.19)

    для схемы Колпитца (емкостной трёхточки).

    Рис. 11. Общая структура генератора. Рис. 12. Трёхточечная схема.

    Подставляя (1.18) и (1.19) в уравнение (1.16), получим ДУ, описывающие колебательные процессы в индуктивной трёхточке:

    , (1.20)

    и в емкостной трёхточке:

    . (1.21)

    Также рассмотрим мост Вина (рис. 15), который используется для генерации в области звуковых частот.

    Рис. 13. Индуктивная трёхточка. Рис. 14. Емкостная трёхточка.

    Операторное сопротивление такого генератора равно

    . (1.22) Рис. 15. Мост Вина.
    Опять подставляя уравнение для операторного сопротивления в (1.16), получим ДУ этого контура:
    . (1.23)
    Все рассмотренные генераторы являются активными, нелинейными, автономными системами.
           





    © 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.