- •Переходный, принужденный и свободный режим работы цепи
- •В ключение цепи r, с на постоянное напряжение
- •Включение цепи r, с на синусоидальное напряжение
- •Переходные процессы в цепи r, l, c
- •Методика расчета переходных процессов классическим методом в общем случае
- •Операторный метод расчета пп
- •Изображения простейших функций
- •Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме
- •Эквивалентные операторные схемы и порядок расчета пп операторным методом
- •Теорема разложения
- •Интеграл Дюамеля
- •Основы метода переменных состояния
- •Сравнение различных методов расчета пп
Операторный метод расчета пп
Необходимость определения постоянных интегрирования из начальных условий существенно усложняет расчет ПП классическим методом. По мере усложнения схем и возрастания порядка характеристического уравнения в значительной мере возрастают трудности определения постоянных интегрирования. Поэтому в инженерной практике часто применяют операторный метод, в котором заданные начальные условия включаются в исходные уравнения и необходимость определения постоянных интегрирования отпадает. Идея этого метода заключается в сведении дифуравнений к алгебраическим. Возможность такого сведения теоретически была доказана лишь в 20-е годы XX-го века, хотя применялось оно ещё в 60-е годы XIX-го века.
Сущность операторного метода заключается в том, что некоторая функция вещественного переменного (в ПП - t), называемая оригиналом, сопоставляется с другой функцией комплексного переменного p=s+j, называемой изображением. При таком сопоставлении система дифуравнений относительно оригиналов, превращается в систему алгебраических уравнений относительно изображений. При решении этой системы алгебраических уравнений определяются изображения искомых функций и при помощи обратного сопоставления отыскиваются оригиналы (с помощью таблиц или по специальным формулам). В этом отношении операторный метод сравним с комплексным, когда от синусоид переходят к комплексам, производят над ними действия, соответствующие действиям над синусоидами и по найденному комплексу определяют искомую синусоидальную величину.
Пусть дана
однозначная ограниченная функция f(t)
– оригинал, удовлетворяющая условиям
Дирихле (на любом конечном интервале
времени имеет конечное число разрывов
только первого рода и конечное число
максимумов и минимумов) и равная нулю
при t<0.
Ограниченность функции выражается
неравенством |f(t)|
<
(s0
– показатель роста функции). Функция
имеет ограниченный рост, если М
и s0
конечны. Тогда
имеет конечное значение и называется
изображением F(p)
данной функции, т.е. F(p)=
.
Это формула прямого преобразования
Лапласа. На практике соответствие между
изображением и оригиналом принято
записывать сокращенно: F(p)
f(t)
Отметим некоторые свойства изображений , вытекающие из свойств определенного интеграла:
Аf(t) АF(p), т.е. при умножении оригинала на постоянный коэффициент А на тот же коэффициент нужно умножить изображение;
,
т.е. изображение суммы оригиналов равно
сумме изображений отдельных слагаемых;
-
формула говорит сама за себя.
Изображения простейших функций
Пусть оригиналом является f(t)=A. Тогда её изображение
поскольку
при s>0,
a
при любом значении t.
Таким образом, изображение постоянной
- она сама, деленная на р.
Если оригиналом
является экспонента f(t)=
,
то её изображение
,
поскольку
при s>,
а
при любом значении t.
Ясно, что
Заполним небольшую таблицу оригиналов и изображений, в которую кроме полученных выше формул занесем известные из математики выражения производной функции и интеграла от неё.
Ориги-нал |
А |
|
|
|
|
sint |
cost |
sin(t+) |
|
|
Изображение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
