Получение передаточных функций наглядно представляется на примере электрической цепи. Для решения такого типа задач необходимо знать электрический импеданс элементов цепи, который приведен в таблице 1.
Таблица 1. Связь мгновенных значений напряжений и токов на элементах
Пример 1.1 Записать уравнения математической модели, определить передаточную функцию для объекта, приведенного на рисунке 1.1, при кОм, кОм, мкФ:
Рисунок 1.1. Эквивалентная схема объекта
Выходной величиной будем считать напряжение на выходе цепи, т.е. , входным воздействием – напряжение на входе . Физическими законами, в силу которых развиваются процессы в объекте, являются законы Киргофа и Ома.
Запишем дифференциальные уравнения, характеризующие процессы, протекающие в цепи, выразив сопротивления с помощью оператора дифференцирования, согласно таблице 1, заменяя операцию дифференцирования на p.
Запишем сопротивление при параллельном соединении элементов:
.
Запишем сопротивление в контуре, считая, что нам известно:
.
Ток до разветвления по закону Ома равен:
= ,
Тогда напряжение в контуре будет равно:
,
Ток после разветвления равен:
= ,
Запишем выходное напряжение:
.
Запишем окончательную передаточную функцию, как отношение входа к выходу и раскроем скобки в знаменателе:
Подставив численные значения, получим:
.
1.2 Задания на самостоятельную подготовку
Задача 1.1 Записать уравнения математической модели, определить передаточную функцию для объекта, приведенного на рисунке 1.2, при кОм, кОм, мкФ, L1=1 МГн:
а) б)