Equazioni differenziali di una rete. Lezione 9 1



Documenti analoghi
Elettronica I Introduzione a SPICE

Elettronica Introduzione a SPICE

In questa sezione si affronteranno

Esercizi svolti di Elettrotecnica

PSPICE simulazione di circuiti digitali

Transitori del primo ordine

LEZIONE DI ELETTRONICA per la classe 5 TIM/TSE

Come visto precedentemente l equazione integro differenziale rappresentativa dell equilibrio elettrico di un circuito RLC è la seguente: 1 = (1)

Elettronica e Telecomunicazioni Classe Quinta. La trasformata di Laplace

Sia data la rete di fig. 1 costituita da tre resistori,,, e da due generatori indipendenti ideali di corrente ed. Fig. 1

METODO DEL POTENZIALE AI NODI

Istituto d Istruzione Secondaria Superiore M.BARTOLO. A cura del Prof S. Giannitto

Appunti tratti dal videocorso di Elettrotecnica 1 del prof. Graglia By ALeXio

Funzioni di trasferimento. Lezione 14 2

RETTE, PIANI, SFERE, CIRCONFERENZE

Istituto Tecnico Industriale Statale Enrico Mattei

Complementi di Analisi per Informatica *** Capitolo 2. Numeri Complessi. e Circuiti Elettrici. a Corrente Alternata. Sergio Benenti 7 settembre 2013

2.5 Stabilità dei sistemi dinamici funzioni di trasferimento, nella variabile di Laplace s, razionali fratte del tipo:

Università di Milano Bicocca Esercitazione 7 di Matematica per la Finanza 12 Marzo 2015

Impariamo ad usare PSPICE Student Edition.

Matematica generale CTF

Potenza elettrica nei circuiti in regime sinusoidale

2AE 2BE [Stesura a.s. 2014/15]

Matematica Computazionale Lezione 4: Algebra di Commutazione e Reti Logiche

Capitolo. La funzione di trasferimento. 2.1 Funzione di trasferimento di un sistema. 2.2 L-trasformazione dei componenti R - L - C

Software libero per la progettazione elettronica

Introduzione al simulatore SPICE

Motore in corrente continua Controllo in retroazione dello stato e Osservatore dello stato Controllo ottimo

VERIFICA DEI PRINCIPI DI KIRCHHOFF, DEL PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI, DEL TEOREMA DI MILLMAN

Equazione della Circonferenza - Grafico di una Circonferenza - Intersezione tra Circonferenza e Retta

TRAVE SU SUOLO ELASTICO

Matematica e Statistica

Mattia Zanella

( a ) ( ) ( Circuiti elettrici in corrente alternata. I numeri complessi. I numeri complessi in rappresentazione cartesiana

I.I.S. Primo Levi Badia Polesine A.S

Segnali e Sistemi. Dispensa integrativa per l insegnamento di Elementi di Controlli Automatici. Gianni Borghesan e Giovanni Marro

X = Z sinj Q = VI sinj

Elettronica I Generatore equivalente; massimo trasferimento di potenza; sovrapposizione degli effetti

Università degli Studi di Roma Tor Vergata. Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Risposta temporale: esercizi

1. Esercizio. (a) la corrente che passa in ogni lampadina (b) la potenza dissipata in ogni lampadina. Soluzione.

Elettronica dei Sistemi Digitali Algoritmi di channel routing per standard cells; verifica progettuale

Elettronica Analogica. Luxx Luca Carabetta. Nello studio dell elettronica analogica ci serviamo di alcune grandezze:

Universita degli Studi di Roma Tor Vergata Facolta di Ingegneria - Edile ed Edile-Architettura

RISONANZA. Introduzione. Risonanza Serie.

4 Dispense di Matematica per il biennio dell Istituto I.S.I.S. Gaetano Filangieri di Frattamaggiore EQUAZIONI FRATTE E SISTEMI DI EQUAZIONI

Capitolo 7. Circuiti magnetici

Prova d esame del 30 giugno 2010 Soluzione

EQUAZIONI DIFFERENZIALI. 1. Trovare tutte le soluzioni delle equazioni differenziali: (a) x = x 2 log t (d) x = e t x log x (e) y = y2 5y+6

CONCETTO DI LIMITE DI UNA FUNZIONE REALE

MATEMATICA GENERALE Prova d esame del 18 giugno FILA A

FUNZIONI / ESERCIZI SVOLTI

(anno accademico )

Corso di Elettrotecnica

PROPRIETÀ DEI CIRCUITI DI RESISTORI

L USO DI SPICE PER LE ESERCITAZIONI DI ELETTRONICA DIGITALE

Universita degli Studi di Roma Tor Vergata Facolta di Ingegneria Elettronica

APPLICAZIONI LINEARI

Ingegneria Elettrica Politecnico di Torino. Luca Carlone. ControlliAutomaticiI LEZIONE I

Elettronica II Proprietà e applicazioni della trasformata di Fourier; impedenza complessa; risposta in frequenza p. 2

di Heaveside: ricaviamo:. Associamo alle grandezze sinusoidali i corrispondenti fasori:, Adesso sostituiamo nella

Analisi Matematica di circuiti elettrici

2. Leggi finanziarie di capitalizzazione

Compito di SISTEMI E MODELLI. 19 Febbraio 2015

ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE "G. MARCONI" Via Milano n PONTEDERA (PI) DIPARTIMENTO: Discipline Meccaniche e Grafiche

Lezione 9: Cambio di base

La pista del mio studio Riflettiamo sulla pista. Guida per l insegnante

Fondamenti di Automatica

Controlli Automatici T. Trasformata di Laplace e Funzione di trasferimento. Parte 3 Aggiornamento: Settembre Prof. L.

1. Distribuzioni campionarie

11 Teorema dei lavori virtuali

MODELLIZZAZIONE DI UNA LINEA ELETTRICA

MODELLO MEDIO AD AMPI SEGNALI DI UN CONVERTITORE PWM REALE

Elettronica I Grandezze elettriche e unità di misura

Corso di Laurea a Distanza in Ingegneria Elettrica Corso di Comunicazioni Elettriche Processi casuali A.A Alberto Perotti, Roberto Garello

Trasformate di Laplace

Circuito di pilotaggio ON OFF con operazionale

Corso di elettrotecnica Materiale didattico. Cenni sui sistemi trifase

CORRENTE ELETTRICA. La grandezza fisica che descrive la corrente elettrica è l intensità di corrente.

Modellistica e simulazione objectoriented di sistemi meccatronici Gianni Ferretti Politecnico di Milano

Approssimazione polinomiale di funzioni e dati

Note a cura di M. Martellini e M. Zeni

Circuiti elettrici lineari

Modellazione e Analisi di Reti Elettriche

SCHEDA DI PROGETTAZIONE DELLE ATTIVITÀ DIDATTICHE EDUCATIVE PER DISCIPLINA

MATERIA: TECNOLOGIE ELETTRICO-ELETTRONICHE ED APPLICAZIONI

EQUAZIONI DIFFERENZIALI Esercizi svolti. y = xy. y(2) = 1.

SOLUZIONE DEL PROBLEMA 1 TEMA DI MATEMATICA ESAME DI STATO 2015

LTspice Introduzione

Diagonalizzazione di matrici e applicazioni lineari

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PALERMO MASTER: MISSB. UDA di Fisica

Elettronica Introduzione

(a cura di Francesca Godioli)

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA.

Algebra Di Boole. Definiamo ora che esiste un segnale avente valore opposto di quello assunto dalla variabile X.

La modellazione delle strutture

I PROBLEMI ALGEBRICI

Fondamenti di Automatica

Metodi Computazionali

ESAME DI STATO DI LICEO SCIENTIFICO CORSO DI ORDINAMENTO 2004

Transcript:

Equazioni differenziali di una rete Lezione 9 1

Storia SPICE 1/2 Simulatori numerici per soluzioni equazioni differenziali reti elettriche ECAP prodotto dalla IBM CANCE sviluppato all Università di California in Berkeley Lezione 9 2

Storia SPICE 2/2 SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) sviluppato all Università di California in Berkeley SPICE2 evoluzione di SPICE SPICE3 prodotto come supporto ai programmi CAD sviluppati a Berkeley Lezione 9 3

Versioni per grossi calcolatori Famiglia SPICE: versioni per grossi calcolatori: HSPICE della Meta-Software IG-SPICE della A.B. Associates I-SPICE della NCSS Time Sharing PECISE della Electronic Engineering Software PSpice della Microsim Lezione 9 4

Versioni per PC Famiglia SPICE: versioni per PC: ALLSPICE della Acotech IS-SPICE della Intusoft Z-SPICE della Z-Tech SPICE-Plus della Analog Design Tools PSpice della Microsim WinSPICE della Ousetech Lezione 9 5

Editori di SPICE 1/2 Editori che si utilizzano per il programma SPICE: Scrittura diretta NETLIST in file ASCII Disegno con editore grafico (schematics editor) Lezione 9 6

Programmi in ambiente Windows scaricabili dalla rete gratuitamente: https://www.cadence.com/products/orcad/pages/downloads.aspx Si tratta pero' di un file di 924 MB! : versione 9.1 che funziona al Laib (solo 29 MB): http://www.electronicslab.com/downloads/schematic/013/ oppure sul CD accluso al libretto di M.Biey su PSpice. Disegno con editore grafico (schematics editor) - MicroCap Evaluation 9 (editore di circuiti) http://www.spectrum-soft.com/index.shtm Lezione 9 7

Testi su SPICE Alcuni testi di riferimento: - V.Daniele ed altri: Elettrotecnica, cap.9, Monduzzi Editore, Bologna, 2005 M.Biey: SPICE e PSPICE. CLUT Torino (Scrittura diretta NETLIST in file ASCII).Perfetti: Circuiti Elettrici. Zanichelli, Bologna, 2003 (Disegno con editore grafico (schematics editor)) Lezione 9 8

Equazioni differenziali di una rete Lezione 9 9

Svantaggi metodo nodi Il metodo dei nodi è alla base di SPICE e altri simulatori. svantaggio: dà luogo ad un sistema con un numero elevato di equazioni differenziali e algebriche. il sistema non si presenta in forma normale Lezione 9 10

Vantaggi equazioni stato Il metodo dell equazioni di stato è migliore da un punto di vista matematico le incognite sono le variabili di stato noto lo stato, qualsiasi uscita si determina con l equazioni di uscita Lezione 9 11

Esempio 1/3 ingressi: e,a variabili di stato : v C, i l uscite: v 4,i 1,i 2

Esempio 2/3 sostituire condensatori con generatori di tensione sostituire induttori con generatori di corrente

Esempio 3/3 La sovrapposizione degli effetti dovuti ai generatori equivalenti associati alle variabili di stato ed ai generatori associati agli ingressi porge le equazioni: C L C L C v i e i v i e i a v v 2 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 4 3 4 3 4 3 4 4 1 1 1 1 + + + = + + + + + = + + + = Le equazioni precedenti definiscono le equazioni dell uscita delle rete considerata:

Procedimento Procedimento per dedurre le Equazioni di stato di una rete non degenere: Esprimere le variabili coniugate allo stato in funzione degli ingressi e degli stati Esprimere le variabili coniugate con l equazioni costitutive che le legano alle di variabili di stato Il confronto delle due espressioni consente di eliminare le variabili coniugate e scrivere l equazioni differenziali che collegano le variabili di stato alle variabili di ingresso Lezione 9 12

Esempio 1/6 Dedurre l equazioni di stato della rete Ingressi: e, a Variabili di stato: v C, i l Variabili coniugate: i C, v l Lezione 9 13

Esempio 2/6 Esprimere le variabili coniugate in funzione degli ingressi e delle variabili di stato Lezione 9 14

Esempio 3/6 La sovrapposizione degli effetti porge: 1 1 i = v i + e+ a 1 4 C C L ( 1+ 2) ( 3 + 4) 1+ 2 1+ 2 3 + 4 v = v i + e 1 1 2 2 L C L 1+ 2 1+ 2 1+ 2 Lezione 9 15

Esempio 4/6 Esprimere le variabili coniugate attraverso le relazioni costitutive che le legano alle variabili di stato dvc ic = C, vl = L dt Confronto tra le due espressioni: di dt dvc 1 1 1 4 C = vc il + e+ a dt ( 1+ 2) ( 3 + 4) 1+ 2 1+ 2 3+ 4 di L = v i + e L 1 1 2 2 C L dt 1+ 2 1+ 2 1+ 2 Lezione 9 16 L

Esempio 5/6 Equazioni di stato: dvc 1 1 = v i + e+ a dt C ( ) ( ) C ( ) C ( ) C ( ) 1 4 C L 1+ 2 3+ 4 1+ 2 1+ 2 3 + 4 dil = v i + e dt L( ) L( ) L( ) 1 1 2 2 C L 1+ 2 1+ 2 1+ 2 Lezione 9 17

Esempio 6/6 Forma matriciale dell equazioni di stato: A dx dt vc e = Ax+ Bs, x=, s=, i a L 1 1 1 4 C ( 1+ 2) ( 3+ 4) C ( 1+ 2) C ( 1+ 2) C ( 3+ 4) =, B= 1 1 2 2 0 L ( + ) L ( + ) L ( + ) 1 2 1 2 1 2 Lezione 9 18

Epressioni matriciali dell equazioni di stato e delle equazioni di uscita: dx = A x+ Bs equazioni di stato dt stato ingresso y = Cx+ Ds equazioni di uscita uscita Lezione 9 19

A, B, C, D: matrici strutturali che dipendono solo dai parametri della rete. Proprieta importante: Gli autovalori di A coincidono con i poli della rete. Soluzione nel caso di A costante: At 0 A( t t') xt () e x(0) e Bst (') dt' = + t risposta a ingresso nullo risposta a stato iniziale nullo Lezione 9 20

Se l ingresso e periodico s(t+t)=s(t), la soluzione puo essere riscritta: At xt () = e [ x(0) x (0)] + x () t p p dove x p (t) e il valore di regime (periodico) definito da: At ( t') x () t x ( t T) e Bs(') t dt' p = = + p t Lezione 9 21

Esempio Calcolo le grandezze coniugate i c1 e i c2 come uscite. Uso il metodo dei nodi modificando i lati C 1 e C 2. Si hanno le tre equazioni ai nodi : Lezione 9 22

Si hanno le seguenti equazioni dei due lati modificati: Il sistema di cinque equazioni ha come incognite i c1, i C2, v o,, v 3 e v 4. isolvendo rispetto le due variabili coniugate ic1, ic2 e l uscita vo, si ottengono l equazioni di stato e l equazione di uscita: Equazioni di stato vo = 1 3vc2+ 2H3vc1+ 1Hvc2 vill H1 + 2L 3 Hequazione di uscital Lezione 9 23

Forma matriciale: dx dt = Ax+ Bs y = Cx+ Ds x v c1 = i v c2 s = v i B= j k 2 C1 H1+2L 3 2 C2H1 3+2 3L y z { y = v C= I 2 o 1+2, 1 2+1 3 H1+2L 3 M D= 1 2 H1 + 2L 3 Lezione 9 24