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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 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 )

) 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.