De la función de transferencia a la respuesta de frecuencia

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En esto pregunta que hice sobre la diferencia entre la función de transferencia y la respuesta de frecuencia. Un usuario respondió que "la respuesta de frecuencia es la función de transferencia donde se supone que los transitorios están completamente disipados". Mostró un ejemplo, para probar su afirmación. Fue así:

  

Tomemos, como ejemplo, una sinusoide, \ $ \ small \ sin (\ omega t) \ rightarrow \ dfrac {\ omega} {s ^ 2 + \ omega ^ 2} \ $, aplicado a un simple retraso de primer orden,   \ $ \ small G (s) = \ dfrac {1} {1 + s} \ $. La respuesta es: \ $ \ small > R (s) = \ dfrac {\ omega} {(s ^ 2 + \ omega ^ 2) (1 + s)} \ $, y esto se puede expresar   en fracciones parciales:

     

$$ \ small \ frac {\ omega} {(s ^ 2 + \ omega ^ 2) (1 + s)} = \ frac {A + Bs} {(s ^ 2 + \ omega ^ 2)} + \ frac {C} { (1 + s)} $$

     

LT inversa da: $$ \ small r (t) = \ frac {A} {\ omega} \ sin (\ omega t) + B \ cos (\ omega t) + Ce ^ {- t / \ tau} $$

     

El término exponencial decae a cero, dejando la respuesta de estado estable   como:

     

$$ \ small \ frac {A} {\ omega} \ sin (\ omega t) + B \ cos (\ omega t) = X \ sin (\ omega t + \ phi) $$

     

Resolviendo para \ $ \ small X \ $ y \ $ \ small \ phi \ $ da \ $ \ frac {1} {\ sqrt {1+ \ omega ^ 2}} \ $, y \ $ \ small \ arctan {(- \ omega)} \ $,   respectivamente, como se obtiene usando \ $ \ small s \ rightarrow j \ omega \ $ in   el Laplace TF.

No entiendo muy bien la última parte. ¿Cómo calcula \ $ \ small X \ $ y \ $ \ small \ phi \ $ y qué deduce al insertar \ $ \ small s \ rightarrow j \ omega \ $ en la función de transferencia? ¿Cómo se verifica su declaración original?

    
pregunta luis

1 respuesta

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Esto es solo responder a una parte de tu pregunta:

  

No entiendo muy bien la última parte. ¿Cómo calcula X y ϕ

Esto es solo aplicar la identidad trigonométrica $$ \ sin \ left (\ alpha + \ beta \ right) = \ sin \ alpha \ cos \ beta + \ cos \ alpha \ sin \ beta $$ con \ $ \ alpha = \ omega {} t \ $ y \ $ \ beta = \ phi \ $.

Usando esta identidad en el r.h.s. da $$ X \ sin \ left (\ omega {} t + \ phi \ right) = X \ left (\ sin {} \ omega {} t \ cos \ phi + \ cos \ omega {} t \ sin \ phi \ right) $$ por lo que nuestra ecuación se convierte $$ \ frac {A} {\ omega} \ sin \ left (\ omega {} t \ right) + B \ cos \ left (\ omega {} t \ right) = X \ left (\ sin {} \ omega {} t \ cos \ phi + \ cos \ omega {} t \ sin \ phi \ right) $$

Que podemos dividir en dos partes, $$ \ frac {A} {\ omega} \ sin \ left (\ omega {} t \ right) = X \ cos \ phi \ sin {} \ omega {} t $$ y $$ B \ cos \ left (\ omega {} t \ right) = X \ sin \ phi \ cos \ omega {} t $$

Entonces, $$ \ frac {A} {\ omega} = X \ cos \ phi $$ y $$ B = X \ sin \ phi $$

Desde allí, debería poder obtener las conclusiones de su fuente.

    
respondido por el The Photon

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