Файл: Кирпатовский, С. И. Периодические процессы в нелинейных цепях учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 01.11.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 0
- 37 -
итерацию по схем е, на требующей громоздких исчислений. Для метода узловых напряжений:
г _ |
тт |
^ Г / ^ ) |
Т |
X |
4- М |
■ (к) |
■ (и) |
|
||
С/ |
из |
~ U |
|
|
J-! |
%(к*1]. |
||||
Ёг-Ѵ3(А- и ^ І г М |
|
|
|
|
||||||
Для метода контурных токов: |
_____ |
тт(^ |
. тСк) _ Z (к) |
т(К+0 |
|
|||||
т(«('АІ') |
|
7'т7 /f*)аі_ |
с |
иі(0 |
13//> |
±2 |
i , |
|
||
1, |
|
Ui |
|
t , |
= _ |
|
|
|||
±Zf <"*> |
|
/UZт іЧ . |
c- |
/■Us(2j/ "" |
f13(2)w - |
Лr /^ ; = |
lzf («") |
|
||
|
|
|
|
C z |
|
|
|
|
|
|
Изложенные в данном параграфе разновидности метода итерации, как |
||||||||||
и методика, изложенная в |
п ,8 , |
полезны для изучения НЭЦ и для выполне |
||||||||
ния ручных расчетов, |
но не |
подготовлены для ввода ЦВМ, поскольку з а |
писаны в форме комплексных чисел. Для ввода в ЦШ задачу надо запи
сать в форме |
в |
е щ е с т в е н н ы х |
чисел. Дадим представление об |
|
этом на примере |
рассмотренной нами цепи |
по рис. 2 1 ,в . |
||
Нак известно, |
одно комплексное уравнение эквивалентно двум ве |
|||
щественным. |
Поэтому |
уравнение |
|
Uo+j Us = (r+jx) (Ic + jls)= rlo - x l s + j( x lc + rls)
эквивалентно двум вещественным:
Uc |
ГІС- X j c |
и |
|
|
Us Х І С + r J s , |
|
где индексом "с " |
отмечены косинусные |
составляющие (проекции на ось |
||||
вещественных величин), а индексом |
"S |
" |
- синусные составляющие (про |
|||
екции на ось мнимых). Ниже записаны в |
|
такой форме уравнения по мето |
||||
д у контурных токов для цепи рис. |
21, в» |
|
|
|||
he ( Гі + П) - I /s (Х/+ Х3) + I Zc т3 - I 2Sх 3 - Е/с = О ; |
||||||
І /с |
(x,+x3)+Ils(r,+ r3)+ IZcx3+ IZsr3 - E ,s —0\ |
|||||
I to r3- I isx 3 +12c (rz-b П)-1ZS(XZ+X3) - EZc |
= 0 ; |
|||||
he x3i-I1S r3 +IZc(xz+Xj) + IZS ( 7J+ r3)-Ezs |
= o |
- З а
кроме зтюс уравнений, используемых в качестве итерационных, необхо дима еще следующие уравнения и связи:
І іс + І 2 с ~ ^5с |
; |
I IS + ^2S I ; |
r , ( I , ) - r , ( y & |
l f s )-, |
X , (I ,); |
rz(lz>rz ( y % JT [ s); |
X z ( l z ) , |
X s t f i ) .
К итерационным вещественным уравнениям непосредственно применимы ме тоды вычислительной математики. Здесь имеем четыре вещественных неиз вестных и зависимые от них параметры. Применяя итерацию по всем пере менным (обычный метод решения), зададимся нулевыми значениями пара метров ö?t-/и>, как показано ранее, и вычислим по уравнениям первые приближения токов. Найдем соответствующие им первые приближения пара метров Э.['\ подставим совместно с первым приближением токов в ите рационные уравнения и получим в правой части вместо нулевой нѳвявки
£f'\ |
£г('\ |
£^\ |
£%К Нѳвявки совместно с первыми приближениями токов |
|||||||||||
дадут |
возможность найти |
и вторые |
приближения токов. Циклы вычислений |
|||||||||||
повторяются. |
Процедура итерации |
всегда ведется |
согласно |
матричной |
||||||||||
формуле. |
|
Zlx+D |
- и , |
|
- |
р |
(п |
|
/ (к) |
|
||||
|
и, |
|
|
и (х) |
у щ |
|
о |
, |
|
|||||
где |
X |
X |
- матрицы-столбцы искомых величин; |
|
||||||||||
6 |
|
|||||||||||||
|
|
У>(*) |
- матрица-столбец нѳвявок; |
|
|
|||||||||
|
|
- |
числовой |
множитель; |
|
|
|
|
||||||
|
|
С о ) |
- |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
квадратная матрица. |
|
|
только различным вы |
|||||||
Различные способы итерации формально |
отличаются |
|||||||||||||
бором числового |
множителя |
|
|
>(сс) |
|
У о ) |
. Способу простой ите |
|||||||
хС о—)Уи матрицн |
||||||||||||||
рации согласно уравнению |
У » |
= |
Е |
, |
(ом |
£. |
начало данного параграфа) |
|||||||
соответствует С о и) » |
1 ; |
|
где |
|
- единичная матрица. Для |
|||||||||
нашего примера |
=* |
4 . |
метода |
|
о п р е д е л я ю щ и х |
в е л и |
||||||||
ч и н |
|
Применение |
|
|||||||||||
позволяет |
упростить вычисление за счет меньшего числа итераци |
|||||||||||||
онных уравнений |
и чѳвязок. |
В данном примере |
примем в качестве задаю- |
- |
39 - |
щих величин to sh I t * и I/s^ . |
Вычислим К -ыѳ приближения значений |
воех параметров цепи, используя характеристики НВ и оледушцие равенст ва и свнвн:
J ) ЕгС-ГЛс+Х'і^іГ; ІІС-1/С=І£С Г,
V |
: |
|
|
|
|
Ѵ |
< |
|
V |
|
|
• |
|
I is |
Е /$-Х /І/с~ r ,Its= |
^ |
44 |
Tss-F/s = Izs |
|
|
|
|
|
||||
|
UIfci |
,* |
и всех |
параметров |
в |
||||||||
Подставим числовые |
|
значения |
|
||||||||||
итерационные уравнения. |
|
На первых двух уравнений, полагая |
£, |
• |
0 |
и |
|||||||
сГ2 - 0 , |
вычислим |
I zg |
, |
Izs |
£• |
Подставив |
их анячѳния в |
последние два |
|||||
уравнения, вычислим невявки |
3 |
и £ у . |
С цельо улучшения оходимооти |
||||||||||
|
применим для итерации опоооб наиоворѳйвего сцуока (споооб транспониро ванного Якобиана) [8 , 1 7 ], который приводит к сдедущим уравнениям
4. |
|
|
( X * t ) |
h |
e |
I ,с |
|
I t |
s |
I ,S |
|
|
|
|
d£s |
d£v |
(«) |
|
dh c |
d h c |
||
£і_ |
|||
d £3 |
d£4 |
£ у |
|
dlfs |
âl/s |
|
ниже |
а вписанным компактней |
1,<К*0= і / ^ -С (к, ^ск) -6(г) |
. |
Здѳоь |
ве |
|
щественный множитель |
См |
определяется в результате скалярного |
умно |
|||
жения многомерных (в данном случае двухмерных) векторов |
(матриц-столб |
|||||
цов) |
оогласнс следующей формуле: |
|
|
|
лбм-У и -У и г е м
(к) У $-У <*-б'а-У & -У ,4 -6 м
где в свою ' очередь |
|
д б з |
д £ з |
|
6(к) = |
d h c |
â h s |
||
д І 7 \ |
д £ ч |
|||
|
|
|||
и через 7 обозначен |
якобиан, |
d h c |
a i f s |
|
|
(X) |
|||
|
|
|
|
|
-4 0 |
- |
|
|
В принципе вычисление lie X X |
X ) |
и h s(£ s, £ч) |
мокко |
|||
выполнять |
и другими |
способами - |
методом Ньютона (обратного якобиана) |
|||
и простой |
итерации. |
Последняя в |
сочетании с методом определяющих вели |
|||
чин может выполняться по следующей |
простой |
схеме: |
|
из первых двух уравнений
на третьего и четвертого
Т - (К) |
_ Гл - ) |
іJ/-с - — f-Jzcг ( к ) |
|
(л„) х |
1 ZS |
г |
j(trH) |
Л2с(*> |
1 to |
(К) X |
т(ы) |
ІА2 S |
J-IS |
В случае расходимости итерационного процесса придѳтоя перейти к уравнениям узловых напряжений (при некотором виде характеристик НЭ на до начинать о этого метода):
|
|
ff Uic + bU3s~ CJ) Е/с |
6/E)s |
ffz Егс |
EzEzs |
О) |
|
|
|
|||||||||
где |
|
b &3g~ff |
Е/с ~~ff/Е/s+ бг Ezc ~ffz Ezs ~0, |
|
|
|
||||||||||||
|
ff^fff+ffSffi |
, |
6=ö,+Bz+ö3 . |
|
|
|
Г(ЛГ) |
|
ГТ (к) |
, |
||||||||
Задавшись |
К |
-ми приближениями |
определяющих величин |
U3c |
|
U3S |
||||||||||||
вычислим |
К |
-тые приближения значений |
всех |
параметров |
согласно |
схеме: |
||||||||||||
|
||||||||||||||||||
Ѵ зс -и з |
|
ff3 |
■ Elc |
U3c Ufc |
U, |
|
g , |
I |
|
E2c U3c= D~lc '-Ui '-ffг , |
||||||||
X |
|
X |
|
|
X X |
|
|
|
|
|
X X |
|
||||||
U3s—^ff3~*83 |
, E ,S ~U3S-U/s-^U,~^6, |
; |
|
EZS-U 3S=U3S—•-ffi — |
öi . |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Uffo |
-тых |
приближений |
|
Шс |
. |
ѵ £ |
|
|||||
Подставив числовые значения£/* |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
и параметров, вычислим невявкн |
( |
К |
+ |
и |
£ІК> |
. |
Далее с |
помощью одного |
||||||||||
ив итерационных методов вычислим |
|
1) |
приближения ведающих величин. |
|||||||||||||||
В случае простой итерации |
вовможна иная |
схема |
|
- без вычисления |
невязок: |
подставить числовые значения числения невязок: подставить числовые зна чения К -г о приближения параметров и решить систему относительно за дающих величин, что ң даст их ( К + 1) приближения.