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Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 0:19
da Vik
Salve a tutti,
ho il seguente circuito di cui devo trovare mediante Laplace la corrente i(t) che attraversa il resistore R2.
Laplace.JPG
Laplace.JPG (24.71 KiB) Osservato 9569 volte

Sono arrivato al punto in cui devo cercare i residui per antitrasformare con dei valori "inconsueti" per la tipologia degli esercizi a cui faccio riferimento (tipo una S^3 al numeratore).
So che con MathLab è possibile calcolare l'antitrasformata e mi farebbe comodo per verificare lo correttezza dello svolgimento ma se non sbaglio non esiste una trial version o q.cosa di simile. Ne sapete q.cosa?
Grazie

P.S. Credo di essere migliorato con le immagini anche se l'unico software che mi è sembrato intuitivo e facile è Tina, peccato che la versione demo non mi lasci salvare il file, per cui ho dovuto fare un copia e incolla su Open Office ed esportare in formato jpeg.

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 1:26
da RenzoDF
Se catturi con Faststone dalla finestra di Tina, fai prima ... se invece vuoi qualcosa di più pulito, copi e incolli in Mdraw e sistemi linee e testo :wink:

Per antitrasformare puoi anche usare wxMaxima che è gratis :wink:

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 9:58
da Wed_17
Ma cos'è u(t)?

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 10:29
da RenzoDF
Con wxMaxima cerchiamo di valutare per via simbolica entrambe le correnti, in questo modo avremo la possibilità di controllare nella parte finale che la loro somma corrisponda alla corrente erogata dal generatore.
Ovviamente R1 non entrerà nei calcoli in quanto in serie con il generatore !

a) Laplace-trasformiamo i(t) (%i1), calcoliamo con il partitore le correnti nel resistore irs (%i2) e nel condensatore (%i3)
funzioni di s e semplifichiamo (%i4) , (%i5),

lap1.gif
lap1.gif (25.56 KiB) Osservato 9520 volte


b) anti-Laplace-trasformiamo (%i6) , (%i7) e ,per semplicità, valutiamo le funzioni per R=1 e C=1, e NON per i reali valori del problema (%i8) , (%i9)

lap2.gif
lap2.gif (11.15 KiB) Osservato 9516 volte


c) controlliamo che la somma delle due (%i10) , (%i11) sia pari a J(t)

lap7.gif
lap7.gif (7.78 KiB) Osservato 9426 volte


e plottiamo l'andamento temporale (%i12) ottenendo

lap8.gif
lap8.gif (14.03 KiB) Osservato 9429 volte


dall'andamento notiamo come,
a) al tempo t=0+, la ir(t) sia, come atteso, pari a zero, visto che la tensione sul condensatore non può presentare discontinuità, mentre tutta la corrente del generatore, pari a 2 ampere, entri nel condensatore C,
b) a transitorio esaurito, le due correnti "si mettano in riga" assumendo l'andamento sinusoidale e la classica configurazione in quadratura; la ir(t) che è proporzionale alla tensione su C secondo un fattore 1/2 è quindi in ritardo di 90° su ic(t) :!:
c) tutta la componente continua pari a 1 ampere circolerà nel resistore e il rapporto fra le ampiezze dei termini sinusoidali in R e in C sarà 1 a 1/2, visto che alla pulsazione w=1/2 rad/s la reattanza capacitiva sarà doppia rispetto alla resistenza.

Ricordo che tutto vale con R=1 e C=1 :!:

Spetterà a Vik usare i reali valori numerici dell'eserczio.

------------------------------------BTW-----
wxMaxima ci permetterà anche di tradurre in formato latex una qualsiasi formula del foglio di calcolo (%i15)

lap5.gif
lap5.gif (7.41 KiB) Osservato 9490 volte


che potrà essere copiata e incollata con il seguente risultato

i_c(t)={{\left(C^3\,R^3+8\,C\,R\right)\,e^ {- {{t}\over{C\,R}} }}\over{C\,
 R\,\left(C^2\,R^2+4\right)}}+{{{{4\,\cos \left({{t}\over{2}}\right)
 \,C^2\,R^2}\over{C^2\,R^2+4}}-{{8\,\sin \left({{t}\over{2}}\right)\,
 C\,R}\over{C^2\,R^2+4}}}\over{4}}

e così anche per la corrente nel resistore
i_r(t)=-{{\left(C^3\,R^3+8\,C\,R\right)\,e^ {- {{t}\over{C\,R}} }}\over{C
 \,R\,\left(C^2\,R^2+4\right)}}+{{{{8\,\sin \left({{t}\over{2}}
 \right)\,C\,R}\over{C^2\,R^2+4}}+{{16\,\cos \left({{t}\over{2}}
 \right)}\over{C^2\,R^2+4}}}\over{4}}+1

NB Il verso della corrente è opposto a quello richiesto dal problema :!:


------------------------------------------------------------------------------------------------------eof

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 11:44
da RenzoDF
Per quanto riguarda lo schema con Tina, non riesco a capire che versione hai usato, ad ogni modo, con un copia e incolla in Mdraw e con l'aggiunta di un po' di testo, si ottiene rapidamente il risultato seguente, per di più salvabile in diversi formati vettoriali o esportabile come immagine

mdraw1.jpg
mdraw1.jpg (31.33 KiB) Osservato 9468 volte


in Tina poi, come ho più volte suggerito si può salvare il lavoro fatto
a) con un COPIA dello schema selezionato
b) e aprendo la clipboard, ovvero lanciando clipbrd.exe dal RUN di Windows
c) salvando come file .CLP dall'interno della clipboard

in questo modo il lavoro può essere riaperto successivamente con un semplice doppio click sul file e un INCOLLA nella finestra di Tina.

Secondo trucco, se Tina vi informa che il circuito da simulare è troppo grande per la versione demo

a) aprire il file di esempio DIFFAMP.TSC
b) cancellarne il contenuto
d) incollare il vostro circuito
e) simulare

BTW io consiglio Tina 6 .... non la 5 in Italiano o le vers. 7 - 8 :!:

Se invece, come suppongo, "ti piace vincere facile", usa Faststone per catturare direttamente dalla finestra di Tina

tina 3.gif
tina 3.gif (4.44 KiB) Osservato 9449 volte

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 12:48
da RenzoDF
Wed_17 ha scritto:Ma cos'è u(t)?


La funzione a gradino del mio coetaneo Heaviside :mrgreen:

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 12:49
da Wed_17
Ciao Renzo,
potresti vedere dove sto sbagliando che non mi trovo col risultato da te postato.
Allora la corrente la posso scrivere come:I_1(s)=-\frac{\frac{1}{sC_1}}{R_2+\frac{1}{C_1s}}*(\frac{1}{s}+\frac{s}{s^2+1/4})
che posso scriverla come:
\frac{A}{s}+\frac{B}{1+sC_1R_2}+\frac{Ds+E}{S^2+1/4}
e sviluppando ottengo:
s^3(AC_1R_2+B+DC_1R_2)+s^2(A+D+EC_1R_2)+s(\frac{AC_1R_2}{4}+\frac{B}{4}+E)+A/4
e lo eguaglio a:
-2s^2-1/4
da cui ricavo subito A=-1,
E=-\frac{C_1R_2}{4+C_1^2R_2^2},
B=\frac{8C_1R_1+C_1^3R_1^3}{4+C_1^2R_1^2},
D=-\frac{4}{4+C_1^2R_2^2}
e antitrasformando ottengo:
i_1(t)=-1+\frac{8C_1R_2+C_1^3R_2^3}{4+C_1^2R_2^2}\frac{1}{R_2C_1}e^{\frac{-t}{C_1R_2}}-\frac{4}{4+C_1^2R_2^2}cos(t/2)-\frac{-C_1R_2}{4+C_1^2R_2^2}sin(t/2)
da cui:
i_1(t)=-1+\frac{8C_1R_2+C_1^3R_2^3}{4+C_1^2R_2^2}\frac{1}{R_2C_1}e^{\frac{-t}{C_1R_2}}-\frac{\frac{16}{4+C_1^2R_2^2}cos(t/2)+\frac{-4C_1R_2}{4+C_1^2R_2^2}sin(t/2)}{4}

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 13:50
da Vik
Grazie RenzoDF, in effetti ho scaricato Tina 5 in italiano...però mi premeva chiederti una cosa: probabilmente non ho capito io, ma a me hanno insegnato che prima di passare al circuito in Laplace bisogna considerare le condizioni iniziali. In questo caso sul condensatore c'è una caduta di tensione di -2V. Quindi ridisegnando il circuito per Laplace aggiungo un generatore di tensione in serie con il condensatore e poi comincio a fare i conti...è corretto?

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 13:56
da RenzoDF
Vik ha scritto:----ma a me hanno insegnato che prima di passare al circuito in Laplace bisogna considerare le condizioni iniziali. In questo caso sul condensatore c'è una caduta di tensione di -2V.


BRAVO, se aspetti ancora un po' a dircelo ... :mrgreen:


@wed è vero ... ma mi sa che wxMaxima non lo ha CERTO perso per strada ...dopo do un occhio ai tuoi calcoli :D

Re: Laplace complicato?

MessaggioInviato: 21 nov 2009, 13:56
da Wed_17
Ah bè se la funzione a gradino moltiplica solo il coseno allora si :mrgreen: