Переходный процесс

В электротехнике и машиностроении — переходный процесс это реакция системы на выход из равновесия или устойчивого состояния . Переходная реакция не обязательно связана с резкими событиями, а с любым событием, которое влияет на равновесие системы. Импульсная характеристика и переходная характеристика представляют собой переходные реакции на определенный входной сигнал (импульс и шаг соответственно).

В частности, в электротехнике переходный процесс — это временный отклик схемы, который со временем затухает. ^[1] За ним следует установившийся отклик, который представляет собой поведение схемы в течение длительного времени после подачи внешнего возбуждения. ^[1]

Демпфирование

Реакция может быть классифицирована как один из трех типов демпфирования, который описывает выходной сигнал по отношению к установившемуся отклику .

Недостаточно демпфированный: отклик Недостаточно демпфированный – это отклик, который колеблется в пределах затухающей огибающей . Чем сильнее демпфирована система, тем больше колебаний и больше времени требуется для достижения устойчивого состояния. Здесь коэффициент демпфирования всегда меньше единицы.
Критически демпфированный: отклик Критически демпфированный — это отклик, который быстрее всего достигает установившегося значения без недостаточного демпфирования. Он связан с критическими точками в том смысле, что находится на границе недостаточно затухающего и перезатухающего откликов. Здесь коэффициент демпфирования всегда равен единице. В идеальном случае не должно быть колебаний относительно установившегося значения.
Перезатухающий: Сверхзатухающий отклик — это отклик, который не колеблется около установившегося значения, но для достижения установившегося состояния требуется больше времени, чем в случае с критическим затуханием. Здесь коэффициент демпфирования больше единицы.

Характеристики

Переходный отклик можно оценить количественно с помощью следующих свойств.

Время подъема

Время нарастания означает время, необходимое для того, чтобы сигнал изменился с заданного низкого значения на заданное высокое значение. Обычно эти значения составляют 10% и 90% высоты ступени.

Перерегулирование

Перерегулирование — это когда сигнал или функция превышает целевое значение. Это часто связано со звоном .

Время урегулирования

Время установления — это время, прошедшее с момента подачи идеального мгновенного ступенчатого входного сигнала до момента, когда выходной сигнал вошел и остался в пределах заданного диапазона ошибок. ^[2] время, по истечении которого выполняется следующее равенство:

|h(t)-h_{st}|\leqslant \epsilon

где

h_{st}

- установившееся значение, а

\epsilon

определяет ширину полосы ошибок.

Время задержки

Время задержки — это время, необходимое для того, чтобы ответ первоначально достиг половины пути к конечному значению. ^[3]

Время пик

Пиковое время — это время, необходимое для того, чтобы реакция достигла первого пика перерегулирования. ^[3]

Устойчивая ошибка

Устойчивая ошибка — это разница между желаемым конечным выходным сигналом и фактическим, когда система достигает устойчивого состояния , когда можно ожидать, что ее поведение продолжится, если система не будет нарушена. ^[4]

Колебания

Колебания — это эффект, вызванный переходным воздействием на недостаточно демпфированную цепь или систему. Это переходное событие, предшествующее окончательному установившемуся состоянию после внезапного изменения схемы. ^[5] или запуск. Математически его можно смоделировать как затухающий гармонический осциллятор .

индуктивности Вольт-секундный баланс конденсатора и ампер-секундный баланс нарушаются переходными процессами. Эти балансы воплощают упрощения анализа цепей, используемые для цепей постоянного тока переменного тока. ^[6]

Пример переходных колебаний можно найти в цифровых (импульсных) сигналах в компьютерных сетях. ^[7] Каждый импульс вызывает два переходных процесса: колебание, возникающее в результате внезапного повышения напряжения, и еще одно колебание, вызванное внезапным падением напряжения. Обычно это считается нежелательным эффектом, поскольку он приводит к изменениям в высоком и низком напряжениях сигнала, вызывая нестабильность.

Электромагнетизм

Электромагнитные импульсы (ЭМИ) возникают внутри человека в результате работы коммутационных устройств. Инженеры используют стабилизаторы напряжения и устройства защиты от перенапряжения , чтобы предотвратить влияние переходных процессов в электричестве на хрупкое оборудование. Внешние источники включают молнию , электростатический разряд и ядерный электромагнитный импульс .

В рамках испытаний на электромагнитную совместимость переходные процессы намеренно вводятся в электронное оборудование для проверки его производительности и устойчивости к переходным помехам. Многие такие тесты непосредственно управляют индуцированными быстрыми переходными колебаниями в форме затухающей синусоидальной волны , а не пытаются воспроизвести исходный источник. Международные стандарты определяют масштабы и методы их применения.

Европейский стандарт испытаний на быстрые электрические переходные процессы (EFT) — EN-61000-4-4 . Эквивалент в США — IEEE C37.90. Оба эти стандарта схожи. Выбранный стандарт зависит от предполагаемого рынка.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Александр, Чарльз К.; Садику, Мэтью НЕТ (2012). Основы электрических цепей . МакГроу Хилл. п. 276.
^ Глушков В.М. Энциклопедия кибернетики (1-е изд.). Киев: ЕГЭ. п. 624.
^ Jump up to: ^а ^б Огата, Кацухико (2002). Современная техника управления (4-е изд.). Прентис-Холл. п. 230. ИСБН 0-13-043245-8 .
^ Липтак, Бела Г. (2003). Справочник инженера по приборостроению: Управление процессами и оптимизация (4-е изд.). ЦРК Пресс. п. 108. ИСБН 0-8493-1081-4 .
^ Нильссон, Джеймс В., и Ридель, С. Электрические цепи, 9-е изд . Прентис Холл, 2010, с. 271.
^ Саймон Анг, Алехандро Олива, Преобразователи мощности , стр. 13–15, CRC Press, 2005. ISBN 0824722450 .
^ Ченг, Дэвид К. Полевая и волновая электромагнетика, 2-е изд . Аддисон-Уэсли, 1989, с. 471.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Александр, Чарльз К.; Садику, Мэтью НЕТ (2012). Основы электрических цепей . МакГроу Хилл. п. 276.

[Glushkov1974-2] Глушков В.М. Энциклопедия кибернетики (1-е изд.). Киев: ЕГЭ. п. 624.

[Ogata230-3] Jump up to: ^а ^б Огата, Кацухико (2002). Современная техника управления (4-е изд.). Прентис-Холл. п. 230. ИСБН 0-13-043245-8 .

[4] Липтак, Бела Г. (2003). Справочник инженера по приборостроению: Управление процессами и оптимизация (4-е изд.). ЦРК Пресс. п. 108. ИСБН 0-8493-1081-4 .

[5] Нильссон, Джеймс В., и Ридель, С. Электрические цепи, 9-е изд . Прентис Холл, 2010, с. 271.

[6] Саймон Анг, Алехандро Олива, Преобразователи мощности , стр. 13–15, CRC Press, 2005. ISBN 0824722450 .

[7] Ченг, Дэвид К. Полевая и волновая электромагнетика, 2-е изд . Аддисон-Уэсли, 1989, с. 471.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]