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Circuito nel dominio del tempo

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[21] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 7 ott 2012, 11:39

cicciospi ha scritto:Fino a quando non si correggeranno tutti gli errori, non dichiarerò il post risolto :mrgreen:

Così si fa! =D>

cicciospi ha scritto:... sono 5 anni che non faccio equazioni differenziali, quindi le ho dovute ripassare, chissà che avrò combinato...

Non chiederlo a me, comunque per una soluzione particolare basta trovare la soluzione a regime per la vc(t), che si ricava da semplice ispezione della rete, senza nessun calcolo, ma anche dalla tua equazione integro-differenziale
cicciospi ha scritto:\[\frac{{{v_{g2}}\left( t \right)}}{{{R_2}}} = \frac{1}{L}\int\limits_0^t {{v_C}\left( t \right)} dt + C\frac{{d{v_C}\left( t \right)}}{{dt}} + {v_C}\left( t \right)\left( {\frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}} + {g_m}} \right)\]

... dove però, a dire il vero, manca un termine a secondo membro, ... quale ? ;-)
(ti ricordi il discorso sulla "strana sostituzione" che avevamo lasciato in sospeso?)

cicciospi ha scritto:... Cosa pensi abbia sbagliato?

Direi sia l'integrale particolare sia la condizione iniziale sulla v'c(0), prova a ricalcolare entrambi i valori.
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[22] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 7 ott 2012, 12:31

RenzoDF ha scritto:... dove però, a dire il vero, manca un termine a secondo membro, ... quale ? ;-)
(ti ricordi il discorso sulla "strana sostituzione" che avevamo lasciato in sospeso?)

\[\frac{1}{L}\int\limits_0^t {{v_C}\left( t \right)} dt + {i_L}\left( {{0^ - }} \right)\]
questo perché:
\[{i_L}\left( t \right) = \frac{1}{L}\int\limits_0^t {{v_L}\left( t \right)} dt + {i_L}\left( {{t_0}} \right)\]
is it right?

RenzoDF ha scritto:Direi sia l'integrale particolare sia la condizione iniziale sulla v'c(0), prova a ricalcolare entrambi i valori.

ho rivisto l'integrale particolare... ma mi sembra giusto... :evil:
sulla condizione iniziale v'c(0) ho dei seri dubbi anche io...
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[23] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 7 ott 2012, 12:33

a questo punto, se è giusto quello che ho scritto sopra, integrale particolare mi risulta 1/3...
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[24] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 7 ott 2012, 12:39

cicciospi ha scritto:... is it right?

Yes! :ok:

cicciospi ha scritto:...ho rivisto l'integrale particolare... ma mi sembra giusto...

Ti chiedo solo come potrebbe esserlo, se la tensione su vc tendesse ad valore costante diverso da zero in quel povero induttore cosa succederebbe? ;-) ... con quella vc(t) non torna poi nemmeno vc(0)=1 in quanto risulta vc(0)=2 .

Sia la condizione iniziale sulla vc'(0) sia la soluzione particolare vcp(t) le puoi ricavare dalla equazione integro-differenziale che hai corretto

\frac{{{v}_{g2}}\left( t \right)}{{{R}_{2}}}={{i}_{L}}(0)+\frac{1}{L}\int\limits_{0}^{t}{{{v}_{C}}\left( t \right)\,}\text{d}t+C\frac{\text{d}{{v}_{C}}\left( t \right)}{\text{d}t}+{{v}_{C}}\left( t \right)\left( \frac{1}{{{R}_{1}}}+\frac{1}{{{R}_{2}}}+{{g}_{m}} \right)

Questa tua risposta non l'avevo vista
cicciospi ha scritto:a questo punto, se è giusto quello che ho scritto sopra, integrale particolare mi risulta 1/3...

e vedendo che non riesco a convinceti ... ti do il mio parere :

a) sull'integrale particolare, sia dalla integro-differenziale sia dalla soluzione a regime per t\to \infty

v_{C}_{p}(t)=0

b) sulle condizioni iniziali

\left\{ \begin{align}
  & {{v}_{C}}(0)=1 \\ 
 & v_{C}^{\prime}(0)=-1 \\ 
\end{align} \right.

c) sull'integrale generale, ovvero sulla soluzione finale

{{v}_{C}}(t)={{e}^{-t}}

------------------------------------------------------------------------

Edit ... e, tanto per ricordare che c'è anche VisSim

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[25] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 27 ott 2012, 13:13

Buongiorno a tutti, scusate il ritardo nelle risposte, ma finalmente sono tornato da una lunga trasferta, comunque cerco di risolvere l'esercizio.
RenzoDF ha scritto:a) sull'integrale particolare, sia dalla integro-differenziale sia dalla soluzione a regime per t\to \infty

v_{C}_{p}(t)=0

sono d'accordo con te :D

RenzoDF ha scritto:b) sulle condizioni iniziali

\left\{ \begin{align} & {{v}_{C}}(0)=1 \\ & v_{C}^{\prime}(0)=-1 \\ \end{align} \right

su questo no, tramite l'equazione integro-differenziale, per t=0+ mi risulta che \left\ \begin{align} &  v_{C}^{\prime}(0)=-3 \\ \end{align} \right

e comunque anche con il valore -1, non ho la soluzione che hai trovato tu
RenzoDF ha scritto:c) sull'integrale generale, ovvero sulla soluzione finale

{{v}_{C}}(t)={{e}^{-t}}


\[\left\{ \begin{array}{l}
{c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} = 1\\
 - 2{c_1}{e^{ - 2t}} - {c_2}{e^{ - t}} =  - 3
\end{array} \right.\]
o nel tuo caso la seconda equazione uguale a -1, in tutti e due i casi risolvendo questo sistema e sostituendo le variabili c1 e c2, non riesco a trovare la soluzione che hai trovato tu, cosa sbaglio???
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[26] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 27 ott 2012, 14:26

cicciospi ha scritto:
RenzoDF ha scritto:b) sulle condizioni iniziali

\left\{ \begin{align} & {{v}_{C}}(0)=1 \\ & v_{C}^{\prime}(0)=-1 \\ \end{align} \right

su questo no, tramite l'equazione integro-differenziale, per t=0+ mi risulta che \left\ \begin{align} &  v_{C}^{\prime}(0)=-3 \\ \end{align} \right

Come ti avevo già scritto in [19] il tuo errore era e rimane quello del non concordanza di verso nel calcolo della iL(0) per t<0 e per t>0; sostanzialmente la corrente iniziale nell'induttore non è pari ad 1/3 di ampere ma bensì a -1/3.

cicciospi ha scritto:... e comunque anche con il valore -1, non ho la soluzione che hai trovato tu
RenzoDF ha scritto:c) sull'integrale generale, ovvero sulla soluzione finale

{{v}_{C}}(t)={{e}^{-t}}


\[\left\{ \begin{array}{l}
{c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} = 1\\
 - 2{c_1}{e^{ - 2t}} - {c_2}{e^{ - t}} =  - 3
\end{array} \right.\]
o nel tuo caso la seconda equazione uguale a -1, in tutti e due i casi risolvendo questo sistema e sostituendo le variabili c1 e c2, non riesco a trovare la soluzione che hai trovato tu, cosa sbaglio???


Quelle due equazioni non hanno senso, i valori iniziali sono relativi a t=0, non ad un generico tempo t; detto ciò, direi che il sistema

\[\left\{ \begin{array}{l}
{c_1}  + {c_2}  = 1\\
 - 2{c_1}  - {c_2}  =  - 1
\end{array} \right.\]

abbia come soluzione c1=0 e c2=1 e quindi

{{v}_{C}}(t)={{e}^{-t}}

BTW Spero di non dover aspettare altri venti giorni per una tua risposta. :-)
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[27] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 1 nov 2012, 12:38

RenzoDF ha scritto:Come ti avevo già scritto in [19] il tuo errore era e rimane quello del non concordanza di verso nel calcolo della iL(0) per t<0 e per t>0; sostanzialmente la corrente iniziale nell'induttore non è pari ad 1/3 di ampere ma bensì a -1/3.

hai ragione il verso della iL per t<0 non è concorde con il verso della iL per t>0, a questo punto penso che l'esercizio sia finito, lo scriverò tutto per l'ultima volta...
Grazie tanto per l'aiuto datomi :D
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[28] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 1 nov 2012, 13:34

INIZIO



\[\begin{array}{l}
{R_1} = {R_2} = 3\Omega ;\hspace{1cm}
C = \frac{1}{3}F ;\hspace{1cm}
L = \frac{3}{2}H ;\hspace{1cm}
{g_m} = \frac{1}{3}S \\\\
{v_{g1}}\left( t \right) = u\left( { - t} \right)V ;\hspace{1cm}
{v_{g2}}\left( t \right) = u\left( t \right)V
\end{array}\]

Calcolare la \[{v_C}\left( t \right)\] per \[t > 0\]



t<0


\[\begin{array}{l}
{v_C}\left( {{0^ - }} \right) = {V_{g1}} = 1V\\
{i_L}\left( {{0^ - }} \right) = \frac{{{V_{g1}}}}{{{R_2}}} = -\frac{1}{3} = -0.33V
\end{array}\]


t>0


\[{v_{R1}}\left( t \right) = {v_C}\left( t \right)\]

\[\frac{{{v_{g2}}\left( t \right) - {v_C}\left( t \right)}}{{{R_2}}} = {i_C}\left( t \right) + {i_L}\left( t \right) + \frac{{{v_C}\left( t \right)}}{{{R_1}}} + {g_m}{v_C}\left( t \right)\]

\frac{{{v}_{g2}}\left( t \right)}{{{R}_{2}}}={{i}_{L}}(0)+\frac{1}{L}\int\limits_{0}^{t}{{{v}_{C}}\left( t \right)\,}\text{d}t+C\frac{\text{d}{{v}_{C}}\left( t \right)}{\text{d}t}+{{v}_{C}}\left( t \right)\left( \frac{1}{{{R}_{1}}}+\frac{1}{{{R}_{2}}}+{{g}_{m}} \right)

Derivo in modo da calcolare la soluzione generale:

\[\frac{{{d^2}{v_C}\left( t \right)}}{{d{t^2}}} + \frac{1}{C}\left( {\frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}} + {g_m}} \right)\frac{{d{v_C}\left( t \right)}}{{dt}} + \frac{1}{{CL}}{v_C}\left( t \right) = 0\]

Cerco le radici basandomi sullo studio dell'equazione caratteristica:

\[\begin{array}{l}
{s^2} + 3s + 2 = 0\\
{s_1} =  - 2\\
{s_2} =  - 1
\end{array}\]

a questo punto scrivo la \[{v_C}\left( t \right)\], dato che le radici sono reali e distinte si ha:
\[{v_C}\left( t \right) = {c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}}\]

Calcoliamo le condizioni iniziali per trovare le costanti, sappiamo che \[{v_C}\left( {{0^ - }} \right) = {v_C}\left( {{0^ + }} \right) = 1V\], dalla equazione integro-differenziale per t=0+ possiamo trovare \[v_C^\prime (0 + ) =  - 1\], quindi si ha che:

\[\left\{ \begin{array}{l} {c_1} + {c_2} = 1\\ - 2{c_1} - {c_2} = - 1 \end{array} \right.\]

a questo punto abbiamo trovato le costanti, dove c1=0 e c2=1, basta sostituire nella \[{v_C}\left( t \right)\]

{{v}_{C}}(t)={{e}^{-t}}

FINE

Dopo milioni di dubbi, grazie all'immenso aiuto di Foto UtenteRenzoDF l'esercizio è stato risolto con successo :-)
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