- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •Перечень условных обозначений
- •1 Основные теоретические положения
- •1.1. Физические основы переходных процессов
- •1.2 Математический аппарат и алгоритмы расчетов
- •1.2.1 Классический метод анализа переходного процесса
- •1.2.2 Операторный метод расчета (метод преобразования Лапласа)
- •1.2.3 Расчет методом интеграла Дюамеля
- •1.2.4 Метод переменных состояния переходных процессов
- •2 Классический метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях
- •2.1 Примеры расчета переходных процессов в цепях с индуктивностью
- •Имеет один отрицательный и действительный корень
- •Решение
- •И подставим его в первое уравнение системы:
- •Источника напряжения
- •Получим характеристическое уравнение
- •Решение
- •Первый способ
- •Решение
- •Ом; Ом.
- •Решение
- •Решение
- •И падение напряжение на индуктивности
- •Решение
- •Поэтому в соответствии с первым законом Кирхгофа для узла “1” ток в индуктивности, питаемый источником тока равен току в ветви с резистором: а.
- •Откуда составляем характеристическое уравнение:
- •Где ток в конденсаторе.
- •Отсюда находим характеристическое уравнение:
- •С-1; с-1.
- •С-1; с-1.
- •Решение
- •Напряжение между узлами 1 и 2 определяется как:
- •И подставим туда ток конденсатора (2.6.6):
- •Откуда характеристическое уравнение оду будет иметь вид:
- •2.8 Задачи для самостоятельного решения
- •3 Операторный метод расчета переходных процессов в линейных электрических цепях
- •3.1 Примеры расчета переходных процессов в цепях постоянного тока
- •Решение
- •Решение
- •3.2 Примеры расчета переходных процессов в цепях переменного тока
- •С-1; с-1;
- •По закону Ома для участка цепи определяем искомый операторный ток:
- •С-1; с-1;
- •4 Расчет переходных процессов с помощью интеграла дюамеля
- •4.1 Примеры расчета переходных и импульсных характеристик
- •Тогда по закону Ома в операторной форме определяем ток
- •Решение
- •С-1; с-1;
- •4.2 Примеры расчета переходных процессов с помощью интеграла Дюамеля
- •Решение
- •4.3 Задачи для самостоятельного решения
- •5 Расчет переходных процессов методом переменных состояния
- •5.1 Примеры расчета
- •Определим собственные значения матрицы a, т.Е. Корни уравнения
- •. Определим собственные значения матрицы a, т.Е. Корни уравнения
- •5.2 Задачи для самостоятельного решения
- •Список литературы
- •Содержание
- •Часть II
- •190008, Г.С.-Петербург, ул. Лоцманская, 3.
Тогда по закону Ома в операторной форме определяем ток

Для перехода к оригиналу этого тока
найдем корни полинома знаменателя
и его производную![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
Тогда в соответствии с теоремой разложения определяем искомый ток в функции времени:

А.
Как указывалось, переходную проводимость
найдем, подставив в выражение для тока
входное напряжение![]()
См.
2) Расчет переходной функции по напряжению
.
По определению переходная функция –
это напряжение между какими – либо
двумя точками цепи при воздействии на
схему напряжения с амплитудой 1 В. Т.е.
в нашем случае – это выходное напряжение
при воздействии на схему входного
напряжения
с амплитудой
Тогда определим с помощью закона Ома
напряжение![]()

Приняв в этой записи напряжение
единице, получаем переходную функцию
по напряжению![]()

Задача 4.1.4 На рис. 4.1.4.а представлена
двухзвенная
цепь (зажимы
разомкнуты). Определить переходную и
импульсную проводимость по току
,
а также переходную и импульсную функцию
по выходному напряжению
Параметры цепи:
Ом,
Гн.
|
|
|
|
Рис. 4.1.4.а |
Рис. 4.1.4.б |
Решение
Решить данную задачу проще операторным
методом для чего на рис. 4.1.4.а вычерчена
операторная схема замещения. На вход
цепи в зависимости от вида характеристики
воздействуют единичная функция –
или и дельта – функция –
Для последних функций значения их
сигнала при
равно нулю, следовательно в данной цепи
имеет место нулевые начальные условия.
1) Расчет переходных характеристик. При
расчете переходных функций на вход цепи
подают единичную функцию. Тогда в нашем
случае входное напряжение
,
для которого операторное изображение
по Лапласу имеет вид:
![]()
Теперь рассчитаем операторное изображение
тока
и выходного напряжения
Цепь, представленная на рис. 4.1.4.б – это
простая электрическая цепь, поэтому
расчет схемы будем вести методом “свертки
ветвей”. Найдем входное операторное
сопротивление цепи
относительно зажимов
учитывая холостой ход выходного
напряжения
(зажимы
разомкнуты):
![]()
По закону Ома найдем входной операторный
ток
![]()

С помощью метода “чужой ветви” определяем
операторный ток
![]()

По закону Ома в операторной форме
определяем напряжение для участка цепи
между полюсами
–![]()

Далее определим оригиналы тока и напряжения на выходе цепи. Для этого найдем корни полинома знаменателя и его производную:
![]()
![]()
с-1;
с-1;
![]()
Тогда по теореме разложения находим
ток
![]()
![]()
А.
Проверим правильность расчета тока
путем подстановки в его выражение
времени![]()
![]()
Итак, первый закон коммутации удовлетворяется, следовательно, ток рассчитан верно.
Так как на входе цепи действует напряжение
с амплитудой в 1 В, то переходная
проводимость
совпадает с током![]()
См.
Аналогично определяем напряжение
![]()
![]()
В.
Тогда переходная функция по выходному напряжению имеет вид:
![]()
2) Расчет импульсных характеристик.
Здесь на вход подается дельта – функция,
поэтому напряжение
![]()
Импульсные характеристики цепи найдем по переходным характеристикам.
Импульсная проводимость:
![]()
![]()
![]()
Импульсная функция по напряжению:
![]()
с-1.
Задача 4.1.5 На рис. 4.1.5.а изображена
двухзвенная
цепь. Определить переходную и импульсную
проводимость по току
,
а также переходную и импульсную функцию
по напряжению
Параметры цепи:
Ом,
мкФ. Принять, что зажимы
разомкнуты.
|
|
|
|
Рис. 4.1.5.а |
Рис. 4.1.5.б |
Решение
Задачу решим операторным методом, для чего на рис. 4.1.5.б приведена операторная схема замещения исходной цепи.
1) Определение переходных характеристик.
В данном случае на схему воздействует
единичная функция
,
для которой операторное изображение
по Лапласу имеет вид:
![]()
Найдем ток
и напряжение между узлами а и б
в операторной схеме замещения. Для этого
найдем входное операторное сопротивление
цепи
(выходные зажимы разомкнуты):

Тогда входной ток
определиться как:

Теперь найдем ток
с помощью метода “чужой ветви”:


По закону Ома определяем напряжение между узлами “а” и “б”:
![]()

Найдем корни полинома знаменателя и его производную:
![]()
![]()
с-1;
с-1;
![]()
По теореме разложения переходим от изображений временных функций к их оригиналам:
![]()
См;
![]()
![]()
Проверка найденного напряжения
При
имеем:
![]()
Итак, второй закон коммутации соблюдается, значит расчет выполнен верно.
2) Расчет импульсных характеристик. Импульсные характеристики цепи найдем через переходные характеристики.
Импульсная проводимость:

Импульсная функция по напряжению:
![]()
с-1.
Задача 4.1.6Определить переходную
функцию по выходному напряжению
мостовой
цепи, приведенной на рис. 4.1.6.а. При
расчетах принять, что зажимы
разомкнуты. Параметры цепи:
Ом,
мкФ.
Решение
Решение основано на операторном методе
расчета электрических цепей. На рис.
4.1.6.б вычерчена операторная схема
замещения. Для расчета переходной
функции по напряжению подадим на вход
цепи напряжение в виде единичной функции,
тогда входное напряжение
определиться как:
![]()
Рассчитаем выходное напряжение
для чего сначала на основании закона
Ома в операторной форме определим токи
в параллельных ветвях:
|
|
|
|
Рис. 4.1.6.а |
Рис. 4.1.6.б |


Составим уравнение по второму закону
Кирхгофа для контура
![]()
![]()
откуда находим выходное напряжение
![]()

Найдем корни полинома знаменателя
и его производную –![]()
![]()
![]()
![]()






