Sprawdzamy warunki początkowe dla t = 0+
iL(0+) = 7 - 5 = 2 A «c(0+) = 5 V
5.21. W obwodzie jak na rys. 5.21a w chwili t = 0 został zamknięty łącznik W. Metodą zmiennych stanu obliczyć prąd w cewce i napięcie na kondensatorze w stanie nieustalonym. Dane: E = 100 V; = R2 = R3 = 2 £2;
C = 0,5F;L = 2H;/? = in.
a) b)
Rys. 5.21
Lcp
Rozwiązanie. Obliczamy prąd w cewce i napięcie na kondensatorze w stanie zerowym
id O") = id 0+) -
100
= 20 A
Mc(0 ) — Mc(0+) =
= 40 V
Obliczamy prąd w cewce i napięcie na kondensatorze w stanie ustalonym
lLu
E
Rl +
100
= 25 A
»c« = Riku = 50 V
Jako zmienne stanu wybieramy napięcie na kondensatorze i prąd cewki
*i(f) = «c(0
Tworzymy schemat dla składowych przejściowych (rys. 5.21b) i formułujemy równanie stanu dla składowych przejściowych. Prąd x3p na schemacie nie jest zmienną stanu. Zgodnie z prawami Kirchhoffa
uCp + R2 icp + Ri ip = O
+ Riip = O
R3iLp + LdlLp
d t
Stąd po uwzględnieniu przyjętych oznaczeń
x3p = C
dx
i p
d t
+ X2p
. dx,
, dxi
dx
dt , dx
dt
Po uporządkowaniu otrzymujemy
1
dt
*1 P =
Ri
(Rl + R2)CXlp (R1+R2)CX2p
2p (Ri + R2)L Równanie stanu ma postać
Ri v RiR2 + R3R3 + R2R3 Xlp (Ri + R2)L *2
1 Rt
x2.
(R! + R2)C (Rt + R2) c
Ri Ri R2 + Rj + R2 i?3
(Ri + R2)L
L {Rt + R2)L
Zatem
det (A 1 — A) =
=u+i)(i+§)+
A =
2 |
2 |
1 |
- 1 | |
4 |
4-0,5 |
2 | ||
2 |
12 |
1 |
3 | |
L4-2 |
4-2 J |
. 4 |
2_ |
1
A2 + 2 A + 1 = 0; stąd = 12 = — 1 Macierz A ma podwójną wartość własną k{ 2 = — 1.