基础A第7次课(连续时间系统模拟)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,1,连续时间系统模拟,Multisim 11,的应用,2,主要授课内容：,连续时间系统模拟，,P111,3,2,、,Multisim,用于连续时间系统的模拟,（,1,）连续时间系统的模拟的基本概念,求解系统响应的问题，实际上就是求解微分方程的问题。这些实际系统可以是电的或非电的物理系统，也可以是社会、经济和军事等非物理量系统。模拟装置可以与实际系统的内容完全不同，但是两者的微分方程完全相同，输入输出关系即传输函数也完全相同。,通过对模拟装置的研究来分析实际系统，最终达到一定条件下确定最佳参数的目的。对于那些用数学手段较难处理的高阶系统来说，应用系统模拟就更为有效。,4,在电学中，系统的模拟就是用由基本运算单元电路组成的模拟装置来模拟电的实际系统，模拟装置的激励和响应都是电物理量。,在,Multisim,软件中，其模拟器件库提供了积分器、微分器、加法器、乘法器、除法器、比例放大器等模块可简便、有效地用于构成系统模拟电路，实现系统仿真分析。,（,1,）连续时间系统的模拟的基本概念,5,（,2,）拉普拉斯变换,(Laplace Transfom),拉普拉斯变换分析法是分析连续、线性、时不变系统的有效工具。它将时域的微分方程运算转换为复频域的代数运算，再通过拉普拉斯反变换得到系统的时域解。这使得求解复杂的系统响应变得相对简单。,在零状态初始条件下，时域和复频域有如右表最基本的对应关系：,6,（,3,）,Multisim,用于系统模拟的基本方法,在零状态求出系统复频域的,传输函数,(a),由系统的微分方程经过拉氏变换求得。如：已知描述系统的微分方程为：,试求该系统的系统传输函数,H(S),。,解：将微分方程两边取拉氏变换得,7,(,b,),由时域系统的冲击响应求拉斯变换而得到。上题，应用时域求解微分方程，可得系统的冲击响应为：,8,(,c,),对于具体电路，系统传输函数可以用零状态下的复频域等效电路模型求得。,试求下图所示电路的系统传输函数,H(S),R,1,R,2,C,L,X,(,t,),Y,(,t,),R,1,R,2,SC,SL,X,(,S,),Y,(,S,),1,图,a,时域电路模型,图,b,复频域域电路模型,9,电路的零状态复频域模型如上图,(b),，,系统传输函数,H(S),：,10,把传输函数化成,Multisim,所需的标准形式,:,(A),算子,S,在分子的幂次不高于分母的幂次。,(B),因需用积分器仿真，算子,S,应化成,1/S,。,(C),分母的常数项化成,1,。,11,运用,Multisim,的模拟器件库中的积分器、比例放大器、加法器等模块组构系统模拟电路。应遵循以下几个原则,:,(1),系统模拟电路输入端必用加法器模块对输入信号和反馈信号求和，加法器输出送积分器模块,(2),根据,S,的最高幂次,n,，取出,n,个积分器模块串接。,(3),算子,S,的系数使用比例放大器模块,(4),传输函数,H(S),的分子是输出项，分子中各项比例放大器模块的输出用加法器求和后成为系统输出。分母是负反馈项，其系数正、负异号后送输入端加法器。,(5),分母中为,1,的常数项不用任何运算模块,12,直接运用,Multisim,的模拟器件库中的,传输函数,模块进行系统模拟,:,调用模拟器件库中的,传输函数,模块，按照式,1,设置分子分母相关参数。其中,B,5,B,0,是分母的各项系数，,A,5,A,0,是分子的各项系数。,13,二,、,P111,：图,5.56 RC,低通电路,时域电路： 复频域电路：,V,1,V,2,C,1,F,1,F,1k,1k,C,V,1,(S),1k,1k,V,2,(S),传递函数：,系统模拟图：,14,三,、,P111,：图,5.57,二阶带通电路,时域电路： 复频域电路：,L,R,V,1,V,2,0.1,F,5.6mH,20,传递函数：,系统模拟图：,R,20,V,1,(S),V,2,(S),15,1,、,画出下面传输函数的系统模拟框图,解：,四,、思考题,16,2,、写出传输函数，画系统模拟框图。,解：,17,3,、写传输函数，画系统模拟框图,解：,18,4,、计算下图电路的电压传输函数,H(S),（,V,1,(t),输入，,V,2,(t),输出），并画出系统模拟框图。,19,5,、写出图一阶电路的传输函数，画出系统模拟框图。,解：,