Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
10.DOC
Скачиваний:
11
Добавлен:
14.11.2019
Размер:
2.07 Mб
Скачать

10.2. Интеграл наложения с использованием переходных характеристик

Обозначим воздействие на электрическую цепь как , а реакцию цепи как . Пусть также известна переходная характеристика цепи . В зависимости от вида воздействия и реакции переходная характеристика может быть переходным сопротивлением , переходной проводимостью , переходной характеристикой по току или напряжению . Тогда расчет реакции электрической

а)

б)

Рис. 10.6

цепи на воздействие будем проводить следующим образом:

1) приложенное воздействие представим в виде ступенчатых функций , следующих друг за другом через равные интервалы времени (рис. 10.6,а);

2) реакцию цепи на каждое ступенчатое воздействие определяем через переходную характеристику цепи;

3) результирующую реакцию цепи от всей системы ступенчатых воздействий находим исходя из принципа наложения.

В таблице 10.1 показан порядок получения реакции (рис. 10.6,б) цепи от каждого ступенчатого воздействия (рис. 10.6,а).

Таблица 10.1

Временной интервал

Подключенное воздействие

Реакция от подключенного воздействия

Согласно принципу наложения реакцию цепи можно рассчитать, как сумму реакций от каждого ступенчатого воздействия в отдельности:

.

Переходя к пределу с учетом того, что при выполняется и , получим одну из форм интеграла Дюамеля:

. (10.4)

Полученное уравнение (10.4) позволяет вычислить реакцию цепи на заданное воздействие.

Кроме выражения (10.4) существует еще несколько форм интеграла Дюамеля. Вторая форма интеграла Дюамеля может быть получена с помощью теоремы свертки (см. гл. 11):

.

Интегрируя по частям (10.4) запишем еще две формы интеграла Дюамеля:

;

.

Выбор той или иной формы интеграла Дюамеля определяется удобством и простотой вычисления интегралов.

Представленные формы интегралов Дюамеля можно использовать также в случае, когда воздействие задано кусочно-аналитической кривой,

имеющей разрывы в местах стыка. Пусть воздействие задано в виде (рис. 10.7)

Используя первую форму записи интеграла Дюамеля (10.4), получим для каждого временного интервала:

Рис. 10.7

  1. при ;

  2. при

+ ;

3) при +

Отметим, что используя обобщенные функции, возможно записать формулу для расчета реакции цепи компактнее. Для этого перепишем воздействие в виде

Теперь для вычисления реакции цепи можно пользоваться выражением (10.4), заменяя в нём операцию дифференцирования на обобщенное дифференцирование

.

Пример 10.4

Рассчитать напряжение при подключении цепи (рис. 10.8,а) к источнику напряжения , график которого показан на рис.10.8,б.

Решение

Сначала вычислим переходную характеристику по напряжению . Для этого операторным методом рассчитаем напряжение при

а)

б)

Рис. 10.8

Рис. 10.9

подключении цепи к источнику постоянного напряжения .

Операторная схема замещения показана на рис. 10.9. Операторное изображение входного напряжения . Для цепи на рис. 10.9:

, .

Тогда операторное изображение выходного напряжения

,

где ; .

Оригинал выходного напряжения находим по теореме разложения:

; , ; ; ; .

Таким образом, переходная характеристика по напряжению

.

Для определения реакции цепи на воздействие используем интеграл Дюамеля в виде (10.4):

.

Обозначим , тогда для промежутка выходной сигнал

Для промежутка необходимо учесть скачок напряжения при , тогда

Качественный график временной зависимости напряжения на емкости при условии показан на рис. 10.10.

Рис. 10.10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]