Phi tuyen 2017b mk

Nguyễn Công Phương Mạch phi tuyến Cơ sở lý thuyết mạch điện Chương trình • Lý thuyết mạch I – – – – – – – Thông số mạch Phần tử mạch Mạch chiều Mạch xoay chiều Mạch ba pha Q trình q độ Khuếch đại thuật tốn • Lý thuyết mạch II – Mạch phi tuyến – Đường dây dài Cơ sở lý thuyết mạch điện - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Nội dung Giới thiệu Đặc tính phần tử phi tuyến Chế độ xác lập Chế độ độ Điốt & tranzito Giải số tốn phi tuyến máy tính Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (1) u (V) u (V) i (A) i (A) R R i i u u u i= R Tuyến tính u i≠ R Phi tuyến Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (2) Tuyến tính Phi tuyến R = const R = R(i, t, …) L = const L = L(i, t, …) C = const C = C(u, t, …) Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Giới thiệu (3) N M k =1 k =1 ∑ uk = 0; ∑ ik = R i uR = Ri; u Rtuyến tính hóa i u i,u, p, … u R = u R (i ) uL = L di ; dt uL = dψ (i , t, ) dt iC = C du ; dt iC = dq (u , t, ) dt (hệ) Phương trình phi tuyến i,u, p, … Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Nội dung Giới thiệu Đặc tính phần tử phi tuyến Chế độ xác lập Chế độ độ Điốt & tranzito Giải số toán phi tuyến máy tính Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Đặc tính phần tử phi tuyến (1) u (V) 12 i(A) u(V) 3,5 5,5 6,1 5,3 u(i) = – 0,7i2 + 4,1i u1(i) i (A) Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Đặc tính phần tử phi tuyến (2) • Hệ số động & hệ số tĩnh • Hệ số động: ∂u (i ) rđ (i ) = ∂i • Hệ số tĩnh: u (i ) rt (i) = i ∂f ( x) kđ ( x) = ∂x ∂ψ (i) Lđ (i ) = ∂i f (x) kt ( x ) = x ψ (i ) Lt (i) = i ∂q(u) C đ (u ) = ∂u q(u ) C t (u ) = u Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn Đặc tính phần tử phi tuyến (3) k đ ( x ) x= = ? ∂f ( x) = f(x) ∂x 12 α f(x) 12 x=2 kt ( x) x = = ? f (2) = u1(i) β x Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn u1(i) x 10 Tranzito (1) C (góp) C (góp) B (gốc) npn B (gốc) pnp E (phát) E (phát) C iC iB B uCE iE uBE E iC = β iB Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 231 Tranzito (2) iC iB uCE uBE 0, 0, 0,6 0,8 1,0 uBE (V) Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn uCE (V) 232 iC Tranzito (3) VD RC VCC VCC = 10V; VBB = 1,6V; RB = 40kΩ; RC = 2kΩ; RB iB uv = 0,4sin(2000πt) V Tính uCEmin, uCEmax? uCE uv (AC) RBiB + uBE = VBB + uv uBE → 40.103 iB + uBE = 1,6 + 0, 4sin(2000π t ) iB (µ A) VBB 40.103 iB max + uBE max = 1,6 + 0, = 2, → uBE max = 2, − 4.104 iB max → iB max = 35µ A 40.103iB + uBE = 1, − 0,4 = 1, uBE (V) 0,5 1,0 1,5 → uBE = 1, − 4.104 iB → i B = 15µ A Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 233 iC Tranzito (4) VD RC VCC VCC = 10V; VBB = 1,6V; RB = 40kΩ; RC = 2kΩ; iB uv = 0,4sin(2000πt) V Tính uCEmin, uCEmax? iB max = 35µ A; iB = 15µ A RB uCE uv (AC) uBE RCiC + uCE = VCC → 2000iC + uCE = 10 VBB iC (mA) uCE = 10 − 2000iC iB max = 35µ A → uCE = 3V iB = 15µ A → uCE max = 7V uCE (V) Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 234 iC Tranzito (5) VD RC VCC VCC = 10V; VBB = 1,6V; RB = 40kΩ; RC = 2kΩ; iB uv = 0,4sin(2000πt) V Tính uCEmin, uCEmax? RB uCE uv (AC) uCE = 3V; uCE max = 7V uBE VBB 10 0.4 0.3 0.2 u CE (V) v u (mV) 0.1 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 Thoi gian 0 Thoi gian Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 235 Nội dung Giới thiệu Đặc tính phần tử phi tuyến Chế độ xác lập Chế độ độ Điốt & tranzito Giải số toán phi tuyến máy tính a) Giải phương trình vi phân b) Chế độ xác lập i ii Mạch chiều Mạch xoay chiều c) Chế độ độ d) Không gian trạng thái Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 236 Giải phương trình vi phân van der Pol: μ = 1000; x(0) = 2; x’(0) = ia (u g ) = au g − bu 3g Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 237 Mạch xác lập chiều (1) VD1 E = 20 V; u1(i) = 2i2 r2 = 10 Ω; i = ? Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 238 Mạch xác lập chiều (2) u (V) 12 VD2 u1(i) E = V; r2 = Ω; i=? i (A) u (V) 7,1 8,2 i (V) 0,9 2,7 Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 239 Mạch độ (1) VD1 U DC = V R=5Ω i=? Ψ (Wb) 0,55 0,44 - 0,44 - 0,22 0,22 0,44 i (A) - 0,44 - 0,55 Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 241 Mạch độ (2) VD2 Ψ (Wb) u(t) u(t) = Umsinωt V; f = 20 Hz; R = Ω; Um = 40 V; i =? 0,55 0,44 - 0,44 - 0,22 0,22 0,44 i (A) - 0,44 - 0,55 Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 242 Không gian trạng thái (1) ɺxɺ = − x + kxɺ − kx xɺ + u (t ) x0 = −2 xɺ0 = Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 243 Không gian trạng thái (2) ɺxɺ = − a sin x − bxɺ + u (t ) x0 = 45 xɺ0 = S E Lyshevski Engineering and Scientific Computations Using Matlab Wiley, 2003 Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 244 Chế độ độ Mạch phi tuyến P/p t/t hoá số hạng phi tuyến nhỏ Chế độ xác lập P/p t/t hoá quanh điểm làm việc Mạch chiều Mạch xoay chiều P/p t/t hoá đoạn P/p đồ thị P/p cân điều hồ P/p dị P/p tuyến tính điều hồ P/p lặp P/p tuyến tính hố đoạn đặc tính P/p đồ thị P/p tham số bé P/p sai phân Không gian trạng thái Mạch phi tuyến - sites.google.com/site/ncpdhbkhn 245