Modelo de espacio de estado para circuito de tres bucles

1

¿Cómo selecciono el menor número de variables de estado para el siguiente circuito? Comencé asumiendo las corrientes $$ i_ {1}, i_ {2}, i_ {3} $$ en cada uno de los bucles y apliqué KVL, que me permitió obtener tres ecuaciones diferenciales: $$ i_ {1} + 2 \ frac {di_ {1}} {dt} - 2 \ frac {di_ {2}} {dt} = v_ {i} (t) $$ $$ 2 \ frac {di_ {1}} {dt} - 3 \ frac {di_ {2}} {dt} + \ frac {di_ {3}} {dt} = 3i_ {2} $$ $$ \ frac {di_ {2}} {dt} - \ frac {di_ {3}} {dt} - i_ {3} = v_ {o} (t) $$

Pero cuando se trata de elegir las variables de estado, manteniendo el número al mínimo, no puedo continuar. ¿Puede alguien ayudarme?

    
pregunta MaxFrost

2 respuestas

0

La forma en que esto se hace generalmente es obtener las ecuaciones en forma de matriz (o resolverlas).

\ $ \ begin {bmatrix} \ dot {x} \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} Axe \ end {bmatrix} + \ begin {bmatrix} Bf \ end {bmatrix} \ $

o esta notación, ya que el estado sería \ $ \ dot {x} = \ frac {di} {dt} \ $

\ $ \ begin {bmatrix} \ frac {di} {dt} \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} Axe \ end {bmatrix} + \ begin {bmatrix} Bf \ end {bmatrix} \ $

Los coeficientes de la matriz son los mismos para la mota de la mosca o la notación diferencial.

$$  2 \ frac {di_ {1}} {dt} - 2 \ frac {di_ {2}} {dt} + 0 \ frac {di_ {3}} {dt} = -i_ {1} + 0i_ {2} + 0i_ {3} + v_ {i} (t) $$ $$ 2 \ frac {di_ {1}} {dt} - 3 \ frac {di_ {2}} {dt} + \ frac {di_ {3}} {dt} = 0i_ {1} + 3i_ {2} + 0i_ { 3} $$ $$ 0 \ frac {di_ {1}} {dt} + \ frac {di_ {2}} {dt} - \ frac {di_ {3}} {dt} = 0i_ {1} + 0i_ {2} + i_ {3 } + v_ {o} (t) $$

Puedes representar una forma de matriz de las ecuaciones anteriores:

\ $ \ begin {bmatrix} 2 & -2 & 0 \\ 2 & -3 & 1 \\ 0 & 1 & -1 \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} -1 & 0 & 0 \\ 0 & 3 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \ end {bmatrix} + \ begin {bmatrix} v_ {i} (t) \\ 0 \\ v_ {o} (t) \ end {bmatrix } \ $

Necesitas reducir el sistema de ecuaciones hasta que obtengas esto (todas las ecuaciones diferenciales están reducidas, esta forma hace que sea fácil trabajar con ellas o usarlas para simulación)

\ $ \ begin {bmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} Blah \ end {bmatrix} + \ begin {bmatrix} vin blah \ end {bmatrix} \ $

si sustituyes las variables de nuevo, se vería así:

\ $ \ begin {bmatrix} \ frac {di_1} {dt} & 0 & 0 \\ 0 & \ frac {di_2} {dt} & 0 \\ 0 & 0 & \ frac {di_3} {dt} \ end {bmatrix} = \ begin {bmatrix} Blah \ end {bmatrix} + \ begin {bmatrix} vin blah \ end {bmatrix} \ $

    
respondido por el laptop2d
0

Una buena regla de oro que aprendí de un chico en YouTube es mirar cada elemento que almacena energía en tu sistema. En este caso tienes dos inductores y un condensador. La energía en los inductores se calcula con la corriente que fluye a través de ellos. \ begin {equation} E = (1/2) i_L ^ 2, \ end {ecuación} Donde se calcula la energía en un capacitor con el voltaje desarrollado en la tapa. \ begin {equation} E = (1/2) v_c ^ 2, \ end {ecuación}

Después de esto, las ecuaciones de estado serían \ begin {equation} i_1, i_2, v_0 \ end {ecuación} donde están las corrientes para los dos primeros bucles de la izquierda del esquema. Usted tiene el beneficio adicional de que la tensión de salida en el capacitor también es un estado.

Espero que esto ayude

    
respondido por el Clipboard_Waving_Enginerd

Lea otras preguntas en las etiquetas