Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ Й НАУКИ УКРАЇНИ
ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ НОВІТНІХ ТЕХНОЛОГІЙ
ТА УПРАВЛІННЯ ІМ. В. ЧОРНОВОЛА
Факультет інформаційних технологій
Домашнє завдання № 1
„Розрахунок електричних величин
у резистивному колі.”
1. Завдання.
Задане електричне коло з вузлами 0, 1, 2 складене з резисторів мал. 1. На коло діє постійна напруга Необхідно розрахувати напругу вхідну ємність споживану потужність і енергію кола за 24 години. Аналіз провести в системі напруг і струмів компонентів.
Скласти математичну модель електричного кола в системі вузлових напруг і струмів.
Значення величин:
Мал. 1. Досліджувана схема.
2. Математична модель кола в системі напруг і струмів компонентів.
На мал. 1 показано вибрані незалежні струми і напруги компонентів. На основі законів електричного кола складаємо системи незалежних рівнянь.
баланс струмів і вузлів
баланс напруг у колі
компонентні рівняння (1)
Система (1) є математичною моделлю досліджуваного об’єкта, що показує взаємозалежність між вибраними змінними.
3. Передавальна функція кола.
В (1) маємо 6 змінних з яких одна є задана. Для того, щоб розрахувати задану залежність з (1) необхідно виключити "непотрібні" змінні залишаючи лише дію і відгук кола
Спочатку виключимо змінну взявши її з третього рівняння (1) і внесемо її в усі інші рівняння (1).
(2)
Вилучимо з (2), взявши її з 3-го рівняння.
(3)
Вилучимо з (3), взявши його з 3-го рівняння.
(4)
Вилучимо з (4) змінну взявши її з 2-го рівняння і підставимо в друге.
або
(5)
Досліджувану залежність (схемну передавальну функцію) приведемо до канонічної форми:
(6)
Заданий коефіцієнт передачі дорівнює:
При дії напруги досліджувана величина дорівнює:
(7)
4. Вхідна провідність кола.
Вхідна провідність кола знайдемо за еквівалентними топологічними параметрами схеми. Схема має дві паралельні вітки з опорами і Тому вихідна провідність кола дорівнює:
Остаточно, вхідний опір досліджуваного кола:
(8)
5. Енергетичні показники кола.
Енергетичні параметри кола знайдемо за відомими – вхідною напругою та вхідною провідністю кола . Споживана потужність становить:
(9)
Споживана добова енергія становить:
(10)
6. Математична модель кола в системі вузлових напруг і струмів.
Якщо за змінні вибрати вузлові напруги і струми то залежність між ними в матрицевій формі запишеться:
(11)
Коефіцієнти Y-матриці визначаються компонентами схеми. дорівнює сумі провідностей, що підєднані до і-того вузла, а дорівнює сумі провідностей між i-им і j-им вузлами, взяті з обмеженим знаком.
Для досліджуваної схеми отримаємо:
(12)
Бачимо, матриця пасивного кола є "плаваючою" (сума коефіцієнтів по рядкам і стовпцям рівна нулеві) і має симетрію коефіцієнтів відносно головної діагоналі (схема не має керованих документів).
Залежність (11) дозволяє знаходити взаємовплив між вузлами, напругами і струмами, за якими можемо знаходити інші величини, у тому числі і струми і напруги компонентів, енергетичні параметри і т. д.
Література.
1. Методичні вказівки до виконання домашнього завдання № 1.