Применение метода, упрощающего обратное преобразование Лапласа при исследовании динамики колебательных систем. Золотарев И.Д. - 20 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

39
Числитель )( pF определим из (8.4) как
).)(cossin()(
αψωψ
2
0
++= pp
C
A
pF
н
Решение для
)(tu
k
в соответствии с формулой обращения (7.7) бу-
дет иметь вид
=
=
=
4
1
)(1
)(Q
)(
)(
ν
ν
ν
ν
te
p
pF
tu
tp
pp
k
,
или, подставляя значения
ν
pp
p
=
)(Q
, получаем
).(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
)(
t
jj
pF
jj
pF
jj
pF
jj
pF
tu
tj
н
tj
н
tj
ннpн
tj
ннpн
k
e
e
ee
нн
1
22
22
22
22
0
2
0
2
0
2
0
4
0
2
0
2
0
2
0
3
2
2
2
2
2
1
++
+
+
+
+
+
+
+
=
+
ωα
ωα
ωω
αωαωωω
αωαωωω
ωαωωω
ωαωωω
(8.9)
В этом решении первые два члена определяют вынужден-
ную составляющую переходного процесса (ВСПП) (это вычеты в
«вынужденных» полюсах
н
jp
ω
±=
2,1
); последние два члена опре-
деляют свободную составляющую переходного процесса (ССПП)
(это вычеты в «свободных» полюсах
04,3
ω
α
jp
±
=
). Найденный
в форме (8.9) результат в принципе даёт искомое решение. Однако
для того чтобы в явной форме записать вещественный сигнал
)(tu
k
, требуется выполнить ряд громоздких трудоёмких операций
с комплексными функциями в (8.9).
Кроме того, в записи радиосигнала
)(tu
k
, полученной после
таких преобразований, затруднительно в явной форме выделить
фазу колебания
)(tu
k
. Поэтому такой подход затрудняет анализ
работы фазовых систем при исследовании прохождения сигналов
через избирательные цепи. С другой стороны, фазовая микро-
структура радиосигнала во многих случаях позволяет получить
существенно большую информацию, чем ее можно снять в РЭУ,
работающих по огибающей радиосигнала. Это привело к широко-
40
му использованию фазовых методов и средств при реализации со-
временных РЭУ.
Изложенный в учебном пособии метод, упрощающий ОПЛ,
позволяет резко снизить трудоёмкость получения результата при
исследовании колебательных процессов и относительно легко вы-
делить в явной форме фазу исследуемого радиосигнала.
Пример 2. Включение постоянного напряжения на интегри-
рующую цепь (рис. 8.2).
R
С
вх
u
вых
u
Рис. 8.2
Решение. )()( tApu
вых
1
=
,
Rpz
pz
pK
c
c
+
=
)(
)(
)(
,
τ
p
pC
R
pC
pK
+
=
+
=
1
1
1
11
)(
, (8.10)
где постоянная времени
RC
=
τ
.
{}{ }
p
A
tALtuLpu
вхвх
=== )(1)()( ,
)()()( pKpupu
вхвых
=
.
Таким образом,
τ
pp
A
pu
вых
+
=
1
1
)(
. (8.11)
Полюсы изображающей функции
)( pu
вых
лежат в комплексной
плоскости в точках
0
1
=
p ,
τ
1
2
=
p , )1()(Q
τ
ppp += ,
τ
τ
τ
pppp 21)1()(Q
+
=
+
+
=
,
1)(Q
1
=
= pp
p
,
121)(Q
2
=
=
=
τ
τ
pp
p
.
Числитель F ( p) определим из (8.4) как                                                       му использованию фазовых методов и средств при реализации со-
                                     A0                                                       временных РЭУ.
                          F ( p) =      ( p sinψ + ω н cosψ )( p + 2α ).                           Изложенный в учебном пособии метод, упрощающий ОПЛ,
                                     C
Решение для uk (t ) в соответствии с формулой обращения (7.7) бу-                             позволяет резко снизить трудоёмкость получения результата при
                                                                                              исследовании колебательных процессов и относительно легко вы-
дет иметь вид                                                                                 делить в явной форме фазу исследуемого радиосигнала.
                                             4
                                                    F( p )
                               uk (t ) =    ∑ Q′( p) pν= p           e pν t 1(t ) ,
                                                                                                  Пример 2. Включение постоянного напряжения на интегри-
                                            ν =1                 ν
                                                                                              рующую цепь (рис. 8.2).
или, подставляя значения Q′( p) p = pν , получаем
            ⎡                                                                                                                      R
                        F( p1)                           F( p2 )
   uk (t) = ⎢                        e jωнt +                           e− jωнt +
            ⎢ 2 jω (ω2 −ω 2 +2α jω )           −2 jωн (ωp −ωн −2α jωн )
                                                        2      2
            ⎣ н p н               н
                                                                                                       uвх                                        С                      uвых
                   F( p3 )
   +                              e(−α+ jω 0)t +
     2 jω0 (ωн −ω0 −2α jω0 +α 2 )
               2    2



                   F( p4 )                              ⎤                             (8.9)                                            Рис. 8.2
   +                                       e(−α− jω 0)t ⎥1(t).
       −2 jω0 (ωн −ω0 +2α jω0 +α )
               2      2                2
                                                        ⎥⎦
                                                                                                                                                zc ( p )
                                                                                              Решение. uвых ( p ) = A ⋅1(t ) , K ( p ) =                  ,
                                                                                                                                             zc ( p ) + R
         В этом решении первые два члена определяют вынужден-
ную составляющую переходного процесса (ВСПП) (это вычеты в                                                             1     1         1
                                                                                                                       K ( p) =   =        ,                                      (8.10)
«вынужденных» полюсах p1,2 = ± jω н ); последние два члена опре-                                                      pC R +    1   1 + pτ
                                                                                                                               pC
деляют свободную составляющую переходного процесса (ССПП)
(это вычеты в «свободных» полюсах p3,4 = −α ± jω0 ). Найденный                                где постоянная времени τ = RC .
                                                                                                                                                                  A
в форме (8.9) результат в принципе даёт искомое решение. Однако                                                        uвх ( p ) = L{uвх (t )} = L{A ⋅1(t )} =      ,
                                                                                                                                                                  p
для того чтобы в явной форме записать вещественный сигнал
uk (t ) , требуется выполнить ряд громоздких трудоёмких операций                                                             uвых ( p ) = uвх ( p ) ⋅ K ( p ) .
с комплексными функциями в (8.9).                                                             Таким образом,
         Кроме того, в записи радиосигнала uk (t ) , полученной после                                                                      A    1
                                                                                                                            uвых ( p ) =     ⋅      .                              (8.11)
таких преобразований, затруднительно в явной форме выделить                                                                                p 1 + pτ
фазу колебания uk (t ) . Поэтому такой подход затрудняет анализ                               Полюсы изображающей функции uвых ( p) лежат в комплексной
работы фазовых систем при исследовании прохождения сигналов                                   плоскости в точках                   p1 = 0 ,       p2 = − 1 τ ,        Q( p) = p (1 + pτ ) ,
через избирательные цепи. С другой стороны, фазовая микро-                                    Q′( p ) = (1 + pτ ) + pτ = 1 + 2 pτ , Q′( p ) p = p1 = 1 , Q′( p ) p = p2 = 1 − 2τ τ = −1 .
структура радиосигнала во многих случаях позволяет получить
существенно большую информацию, чем ее можно снять в РЭУ,
работающих по огибающей радиосигнала. Это привело к широко-

                                                   39                                                                                        40