實(shí)驗(yàn)(二)第次課連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)模擬

1、2022-6-18連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)模擬連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)模擬2022-6-18主要授課內(nèi)容：主要授課內(nèi)容：一、一、 二二、實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)教材P147P147：圖：圖9-9 RC9-9 RC低通電路低通電路三三、實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)教材P147P147：圖：圖9-10 9-10 二階帶通電路二階帶通電路2022-6-181 1、Multisim 2001 Multisim 2001 特點(diǎn)特點(diǎn)一、一、 2022-6-182022-6-18Multisim Multisim 用于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬用于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬 2022-6-182022-6-18（2 2）拉普拉斯變換）拉普拉斯變換(Laplace Trans

2、fom)(Laplace Transfom) 拉普拉斯變換分析法是分拉普拉斯變換分析法是分析連續(xù)、線性、時(shí)不變系析連續(xù)、線性、時(shí)不變系統(tǒng)的有效工具。它將時(shí)域統(tǒng)的有效工具。它將時(shí)域的微分方程運(yùn)算轉(zhuǎn)換為復(fù)的微分方程運(yùn)算轉(zhuǎn)換為復(fù)頻域的代數(shù)運(yùn)算，再通過(guò)頻域的代數(shù)運(yùn)算，再通過(guò)拉普拉斯反變換得到系統(tǒng)拉普拉斯反變換得到系統(tǒng)的時(shí)域解。這使得求解復(fù)的時(shí)域解。這使得求解復(fù)雜的系統(tǒng)響應(yīng)變得相對(duì)簡(jiǎn)雜的系統(tǒng)響應(yīng)變得相對(duì)簡(jiǎn)單。單。 在零狀態(tài)初始條件下，時(shí)在零狀態(tài)初始條件下，時(shí)域和復(fù)頻域有如右表最基域和復(fù)頻域有如右表最基本的對(duì)應(yīng)關(guān)系：本的對(duì)應(yīng)關(guān)系：2022-6-18（3 3）Multisim Multisim 用于系統(tǒng)模擬

3、的基本方法用于系統(tǒng)模擬的基本方法 在零狀態(tài)求出系統(tǒng)復(fù)頻域的在零狀態(tài)求出系統(tǒng)復(fù)頻域的傳輸函數(shù)傳輸函數(shù) (a)(a)由系統(tǒng)的微分方程經(jīng)過(guò)拉斯變換求得。如：由系統(tǒng)的微分方程經(jīng)過(guò)拉斯變換求得。如：已知描述系統(tǒng)的微分方程為：已知描述系統(tǒng)的微分方程為：試求該系統(tǒng)的系統(tǒng)傳輸函數(shù)試求該系統(tǒng)的系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(S)H(S)。解：將微分方程兩邊取拉斯變換得解：將微分方程兩邊取拉斯變換得)(3d)(d2)(2d)(d3d)(d22txttxtyttytty2332)()()()(3)(2)(2)(3)(22SSSSXSYSHSXSSXSYSSYSYS所以2022-6-18 ( (b) )由時(shí)域系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)求拉斯變換

4、由時(shí)域系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)求拉斯變換而得到。上題，應(yīng)用時(shí)域求解微分方程，而得到。上題，應(yīng)用時(shí)域求解微分方程，可得系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)為：可得系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)為：23322111)()()()()(22SSSSSthSHteethtt所以2022-6-18( (c) )對(duì)于具體電路，系統(tǒng)傳輸函數(shù)可以用零狀態(tài)對(duì)于具體電路，系統(tǒng)傳輸函數(shù)可以用零狀態(tài)下的復(fù)頻域等效電路模型求得。下的復(fù)頻域等效電路模型求得。試求下圖所示電路的系統(tǒng)傳輸函數(shù)試求下圖所示電路的系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(S)R1R2CLX (t)Y (t)R1R2SCSLX (S )Y (S )1圖圖a 時(shí)域電路模型時(shí)域電路模型 圖圖b 復(fù)頻域域電路模型復(fù)頻域域電路模

5、型2022-6-18 電路的零狀態(tài)復(fù)頻域模型如上圖電路的零狀態(tài)復(fù)頻域模型如上圖(b)，系統(tǒng)傳輸函數(shù)系統(tǒng)傳輸函數(shù)H(S)：110001. 110)(101010101)()()()(11)(111111)(32421121211121212式式時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)所以所以 SSSSHFCmHLkRRLRSRRCSRSSXSYSHSXSCRSLRRRSXSCSLRRSCSLRSY 2022-6-18 把傳輸函數(shù)化成把傳輸函數(shù)化成MultisimMultisim所需的標(biāo)所需的標(biāo)準(zhǔn)形式準(zhǔn)形式: :(A)(A)算子算子S S 在分子的冪在分子的冪次不高于分母的冪次不高于分母的冪次。次。(B)(B)因需用積分器仿真，

6、因需用積分器仿真，算子算子S S 應(yīng)化成應(yīng)化成1/S 1/S 。(C)(C)分母的常數(shù)項(xiàng)化成分母的常數(shù)項(xiàng)化成1 1。21010010110)(10,10,102,101111111111111111)()()(2741221111212112212121式式當(dāng)當(dāng)SSSSHFCmHLkRRSLCSCRCRSCRCRCRLSRSRRCRSSSLRSRRCSRSSXSYSH 2022-6-18運(yùn)用運(yùn)用MultisimMultisim的模擬器件庫(kù)中的積分器、比例放大的模擬器件庫(kù)中的積分器、比例放大器、加法器等模塊組構(gòu)系統(tǒng)模擬電路。應(yīng)遵循以下器、加法器等模塊組構(gòu)系統(tǒng)模擬電路。應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則幾個(gè)原則:

7、 : (1) (1)系統(tǒng)模擬電路輸入端必用加法器模塊對(duì)輸入信號(hào)系統(tǒng)模擬電路輸入端必用加法器模塊對(duì)輸入信號(hào)和反饋信號(hào)求和，加法器輸出送積分器模塊和反饋信號(hào)求和，加法器輸出送積分器模塊(2)(2)根據(jù)根據(jù)S S 的最高冪次的最高冪次n n，取出，取出n n個(gè)積分器模塊串接。個(gè)積分器模塊串接。(3)(3)算子算子S S的系數(shù)使用比例放大器模塊的系數(shù)使用比例放大器模塊(4)(4)傳輸函數(shù)傳輸函數(shù)H(S)H(S)的分子是輸出項(xiàng)，分子中各項(xiàng)比例放的分子是輸出項(xiàng)，分子中各項(xiàng)比例放大器模塊的輸出用加法器求和后成為系統(tǒng)輸出。分大器模塊的輸出用加法器求和后成為系統(tǒng)輸出。分母是負(fù)反饋?lái)?xiàng)，其系數(shù)正、負(fù)異號(hào)后送輸入端加

8、法母是負(fù)反饋?lái)?xiàng)，其系數(shù)正、負(fù)異號(hào)后送輸入端加法器。器。(5)(5)分母中為分母中為1 1的常數(shù)項(xiàng)不用任何運(yùn)算模塊的常數(shù)項(xiàng)不用任何運(yùn)算模塊2022-6-18 直接運(yùn)用直接運(yùn)用Multisim的模擬器件庫(kù)中的的模擬器件庫(kù)中的傳輸函傳輸函數(shù)數(shù)模塊進(jìn)行系統(tǒng)模擬模塊進(jìn)行系統(tǒng)模擬: : 調(diào)用模擬器件庫(kù)中的調(diào)用模擬器件庫(kù)中的傳輸函傳輸函數(shù)數(shù)模塊，按照式模塊，按照式1 1設(shè)置分子分母相關(guān)參數(shù)。其中設(shè)置分子分母相關(guān)參數(shù)。其中B B5 5B B0 0是分母的各項(xiàng)系數(shù)，是分母的各項(xiàng)系數(shù)，A A5 5A A0 0是分子的各項(xiàng)系數(shù)。是分子的各項(xiàng)系數(shù)。2022-6-18盧慶莉 編寫(xiě)二二、實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)教材P147P147：

9、圖：圖9-9 RC9-9 RC低通電路低通電路時(shí)域電路：時(shí)域電路： 復(fù)頻域電路：復(fù)頻域電路：V2C1 F1 F1k 1k C V1(S)1k 1k V2(S)610S610S106262111()/( )111()/ ()101030001RSCSCSCHSRRRSCSCSCSSS2022-6-18盧慶莉 編寫(xiě)三三、實(shí)驗(yàn)教材實(shí)驗(yàn)教材P147P147：圖：圖9-10 9-10 二階帶通電路二階帶通電路時(shí)域電路：時(shí)域電路： 復(fù)頻域電路：復(fù)頻域電路：LRV1V20.1 F5.6mH20211192( )( )1( )3571.41.7857 103571.41V SRHSV SSLRSCSSSR20 V1(S) V2(S)710S35.610S2022-6-181 1、畫(huà)出下面?zhèn)鬏敽瘮?shù)的系統(tǒng)模擬框圖畫(huà)出下面?zhèn)鬏敽瘮?shù)的系統(tǒng)模擬框圖解：解：四四、思考題、思考題2022-6-182 2、寫(xiě)出傳輸函數(shù)，畫(huà)系統(tǒng)模擬框圖。、寫(xiě)出傳輸函數(shù)，畫(huà)系統(tǒng)模擬框圖。 解：解： 2022-6-183、寫(xiě)傳輸函數(shù)，畫(huà)系統(tǒng)模擬框圖、寫(xiě)傳輸函數(shù)，畫(huà)系統(tǒng)模擬框圖 解：解：2022-6-184 4、計(jì)算下圖電路的電壓傳輸函數(shù)、計(jì)算下圖電路的電壓傳輸函數(shù)H(S)H(S)（V V1 1(t)(t)輸入，