Escribiendo una ecuación diferencial única que describe el comportamiento (circuito eléctrico)

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Considere un circuito con \ $ L_ {1} \ $ y \ $ L_ {2} \ $ como inductores y \ $ C_ {1} \ $ y \ $ C_ {2} \ $ como los condensadores. \ $ I \ $ y \ $ V \ $ son las variables manifiestas

QuierounaúnicaecuacióndiferencialsinlasvariableslatentesquevinculanV(t)yI(t)(esdecir,describeelcomportamiento)

Porlotanto,tomandolatransformadadeLaplace,obtenemos

$$I=V\left(\frac{sC_{1}}{s^{2}L_{1}C_{1}+1}+\frac{sC_{2}}{s^{2}L_{2}C_{2}+1}\right)$$

¿QuierotomarlatransformadainversadeLaplaceaquí,odeboaplicarlastransformadasdeLaplaceenlasecuacionesderivadasdelasleyesdeKirchoff?

Escribo\$I_{L_{1}}\$,\$I_{L_{2}}\$,\$I_{C_{1}}\$,\$I_{C_{2}}\$,\$V_{L_{1}}\$,\$V_{L_{2}}\$,\$V_{C_{1}}\$,\$V_{C_{2}}\$comolasvariableslatentes.

Entonces derivo

\ begin {equation} \ begin {cases} I = I_ {L_ {1}} + I_ {L_ {2}} \\ I_ {L_ {1}} = I_ {C_ {1}} \\ I_ {L_ {2}} = I_ {C_ {2}} \\ I_ {C_ {1}} + I_ {C_ {2}} = I \ end {cases} \ end {equation}

\ begin {equation} \ begin {cases} V = V_ {L_ {1}} + V_ {C_ {1}} \\ V = V_ {L_ {2}} + V_ {C_ {2}} \ \ V_ {L_ {1}} + V_ {C_ {1}} = V_ {L_ {2}} + V_ {C_ {2}} \ end {cases} \ end {equation}

\ begin {equation} \ begin {cases} L_ {1} \ frac {dI_ {L_ {1}}} {dt} = V_ {L_ {1}} \\ L_ {2} \ frac {dI_ { L_ {2}}} {dt} = V_ {L_ {2}} \\ C_ {1} \ frac {dV_ {C_ {1}}} {dt} = I_ {C_ {1}} \\ C_ {2 } \ frac {dV_ {C_ {2}}} {dt} = I_ {C_ {2}} \ end {cases} \ end {equation}

Después de alguna eliminación, termino con

\ begin {equation} \ begin {cases} I = I_ {L_ {1}} + I_ {L_ {2}} \\ I_ {L_ {1}} = C_ {1} \ frac {dV_ {C_ {1}}} {dt} \\ I_ {L_ {2}} = C_ {2} \ frac {dV_ {C_ {2}}} {dt} \ end {cases} \ end {ecuación}

Y \ comenzar {ecuación} \ begin {cases} V = {L_ {1}} \ frac {dI_ {L_ {1}}} {dt} + V_ {C_ {1}} \\ V = L_ {2} \ frac {dI_ {L_ {2}}} { dt} + V_ {C_ {2}} \ end {cases} \ end {ecuación}

    
pregunta Jason Born

2 respuestas

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Tomar un V (s) en particular y luego realizar el LT inverso te dará i (t), pero eso será en forma trascendental, y no en una ecuación diferencial. Puede obtener un DE de su ecuación usando la propiedad: \ $ sX (s) \ rightarrow \ frac {dx (t)} {dt} \ $. Sin embargo, la DE resultante no es particularmente fácil de usar.

*** Añadido en respuesta al comentario:

Escriba su ecuación original en forma de TF y agregue las dos fracciones:

\ $ \ frac {I (s)} {V (s)} = \ frac {As ^ 3 + Bs} {Cs ^ 4 + Ds ^ 2 + 1} \ $

Multiplicación cruzada:

\ $ Cs ^ 4 I (s) + Ds ^ 2 I (s) + I (s) = As ^ 3 V (s) + Bs V (s) \ $

LT inverso:

\ $ C \ frac {d ^ 4I (t)} {dt ^ 4} + D \ frac {d ^ 2I (t)} {dt ^ 2} + I (t) = A \ frac {d ^ 3V (t)} {dt ^ 3} + B \ frac {dV (t)} {dt} \ $

    
respondido por el Chu
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Simplifique su primera ecuación y luego use las propiedades de Laplace para transformarla de nuevo en una ecuación diferencial.

    
respondido por el vini_i

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