開關(guān)電源的時域數(shù)學(xué)模型與系統(tǒng)的時域響應(yīng)
對于二階系統(tǒng),可以采用解析的方法求出其時域響應(yīng),而二階系統(tǒng)的分析結(jié)論有時也可以應(yīng)用于高階R 系統(tǒng)的分析。因此,本文將以二階系統(tǒng)或二階電路為例來分析時域特性。最簡單最常用的例子是LO低通濾波器電路,忽略掉電路中的寄生參數(shù)后的電路如圖1所示,其中R為LO濾波器電路的負(fù)載電阻。
系統(tǒng)的時域數(shù)學(xué)模型,是一組線性或非線性微分方程式或差分方程式。對于圖1所示的二階低通濾波器電路,假設(shè)Ui為輸入電壓,輸出為y(t)=uo(t)則濾波電路的時域數(shù)學(xué)模型為:
圖1 二階低通濾波器電路
下面介紹系統(tǒng)的時域響應(yīng):
圖2所示為二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)y(t)的典型曲線族。由此曲線族可知,在過阻尼時(阻尼比ζ≥1),階躍響應(yīng)無振蕩、無超調(diào);在欠阻尼時(阻尼比ζ1),單位階躍響應(yīng)呈阻尼振蕩形式,有一定的超調(diào);在無阻尼時(阻尼比ζ=0),階躍響應(yīng)為等幅振蕩,屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。
圖2 二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)y(t)的典型曲線族
對于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說,希望它既能快速響應(yīng),又不會過分超調(diào)。為此,一般多采用阻尼比ζ來控制,ζ設(shè)計(jì)在0.4~0.8之間;當(dāng)ζ0.4,瞬態(tài)響應(yīng)嚴(yán)重超調(diào);當(dāng)ζ>0.8時,沒有超調(diào),但響應(yīng)太慢。
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