Esta é uma pergunta muito geral. Na graduação em engenharia elétrica, os alunos geralmente são ensinados sobre a resposta em etapas aos circuitos de LC (segunda ordem).

Geralmente é quando muitos parâmetros são introduzidos, alguns dos quais são

• tempo de subida
• horário de pico
• superação percentual
• tempo de acomodação

A definição destes pode ser encontrada em várias fontes, como a wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Settling_time

e existem fórmulas detalhadas para muitas dessas quantidades https://ocw.mit.edu/courses/mechanical-engineering/2-004-dynamics-and-control-ii-spring-2008/lecture-notes/lecture_21.pdf

http://www.personal.psu.edu/faculty/j/x/jxl77/courses/ee380_fa09/ee380_slides3.pdf

Eu não tenho um extenso histórico de projeto de circuitos, acho que esses parâmetros podem ser usados ​​como regra geral para calcular a função de transferência do sistema ou a localização dos polos, etc. Não tenho idéia de como eles podem ser usados ​​na realidade.

Os engenheiros elétricos que trabalham no projeto de circuitos podem comentar sobre a utilidade prática desses parâmetros? Ou esses parâmetros são encontrados por algum algoritmo usado no processo de design?

Muito Obrigado!

Resposta curta - em 20 anos não o faço uma vez.

Resposta mais longa:
depende muito do campo em que você está trabalhando.

Você precisa se preocupar com os tempos de subida, queda, etc ... Sim. Nem todos os sinais, na verdade você normalmente se preocupa apenas com eles para uma fração minúscula de sinais. Saber qual deles é uma parte importante do trabalho.

Mas para aqueles que realmente importam que as fórmulas do livro sejam bastante inúteis, elas são ótimas para uma aproximação de primeira passagem, mas se uma aproximação aproximada é boa o suficiente, provavelmente não é um sinal muito crítico para começar. Qualquer circuito do mundo real é complexo demais para ser analisado em detalhes manualmente, em vez disso, você executa uma simulação em vez de usar a fórmula do livro e o simulador já conhece as fórmulas.
Portanto, as fórmulas dos livros são boas porque você entende o que o simulador está fazendo nos bastidores e as suposições e limitações no que está fazendo. Há muito a ser dito para se apreciar o que suas ferramentas estão fazendo em segundo plano, se nada mais ajuda a descobrir por que elas quebram ou se queixam das coisas quando o fazem. Mas você não precisa se lembrar ou mesmo ser capaz de trabalhar com a matemática que está acontecendo atrás da cortina.

E, finalmente, não importa o que o simulador diga depois de construí-lo, você verifica no mundo real porque, como diz o ditado, teoria e prática são as mesmas. Na prática, eles não são.

Esses cálculos são absolutamente utilizados por EEs profissionais, para alguns diariamente. No entanto, para muitos, esse trabalho foi atribuído a softwares de simulação, como o LTSpice, que também é usado diariamente. Geralmente, a simulação é muito mais rápida para concluir, portanto, é muito mais produtiva do que fazer os cálculos manualmente.

Geralmente, uso as fórmulas apenas para ter uma idéia geral do que esperar (digamos, dentro de uma ordem de magnitude) e deixar o número real para os simuladores.

Você se refere a essas fórmulas básicas primeiro e depois descobre que o mundo real possui muitas características não lineares, como detectores de fase XOR em uma segunda resposta de loop PLL quando você excede o limite de fase ou que todos os filtros passa-baixo causam interferência entre símbolos. (ISI), a menos que o filtro ressoe dentro do símbolo binário, você aplica os filtros "Raised Cosine" para jitter zero.

A lição mais importante a aprender é entender os problemas de qualquer estresse ambiental, influência das especificações de projeto EMI, SNR e WRITE GOOD sem nenhuma restrição de implementação. ou seja, "não específico da implementação. Entenda melhor, lendo boas especificações, como qualquer componente comercial, e deixe seu projeto bem especificado para conhecer TODOS os requisitos de entradas e saídas como Z, V, I, de efef e TODAS AS TOLERÂNCIAS, então você tenha algo para validar, teste e tenha bons critérios de aceitação e margem para erro e teste para deixar de conhecer as conseqüências, o link mais fraco e a detecção de falhas, aspectos de correção do seu projeto.

Eles não ensinam isso na escola. Mas você pode aprender rápido, prestando atenção aos detalhes.

Em seguida, você aprende como tornar o sistema mais linear por restrições ou faixa limitada ou largura de banda dupla ou um loop PID melhor para minimizar ou impedir o overshoot, alterando os modos de feedback do modo de aceleração para a velocidade e a posição.

Alguma habilidade crítica essencial útil na eletrônica analógica / digital é realizar uma análise de sensibilidade, tolerâncias de piores casos, projeto de experiências (DoE), teste de margem (por exemplo, erro de fornecimento de mudança,% de erro de relógio e vibração simultaneamente) e planos de teste de verificação de projeto / processo ou DVT / PVT.

Utilizei dezenas de ferramentas diferentes para simulação, de ferramentas sofisticadas a gratuitas, como VSpice, Mag-designer, Filter designers, Bode Analyzers, Network Analyzers, Modal Analyzers e ... 96 channel Logic Analyzers. Às vezes, tudo funciona quando você coloca todas as sondas em ... Mas ultimamente, para o show N, eu gosto de todas as dezenas de ferramentas Java de física, incluindo analisadores de circuito com este exemplo primitivo de PLL do tipo II.

Para um sistema linear de 2ª ordem, prefiro meus próprios benchmarks testados;

• $Ts_{2\%} = \frac{Q * T_o}{2}$$f_o=\frac{1}{T_o}$$= Q=$

• Excesso de resposta da etapa = 200% para alta Q & 70% para amortecimento crítico.
  • $f_o$
• Você aprende após a Verificação de Teste com Analisadores de Espectro e DSOs a desenvolver suas equações para diferentes relacionamentos de Impedância e Força
• por exemplo, para uma determinada altura de queda, e altura de parada (na maioria dos materiais)

  • $g= \frac{drop. height}{stop. height}$
    • verificado com acelerômetros, seguido de oscilação amortecida
    • Também é importante a velocidade versus choque em g para criar uma curva de potência inversa chamada limite de fragilidade para diferentes intervalos de tempo de impulsos mecânicos.

Experiência anedótica

Quando comecei em 1975, geralmente fazia todos os meus cálculos no gráfico de Impedância Nomográfica, a menos que precisasse de 1% de precisão. Este gráfico funciona bem para filtros de série ou derivação de vários tipos. Então você aprende a faixa útil dos valores L e C para faixas de impedância úteis. por exemplo, forneça filtros de ondulação aos filtros de dados / sinal. Mas, para filtros de RF sérios, serão> bandstop-bandpass de 5ª ordem com especificações complexas, usando características comuns como Bessel, Cauer, Gaussian etc.

Com razões de reatância / impedância, obtenho Q e, a partir da frequência ressonante, obtenho largura de banda, o que me dá um tempo de resposta de 1ª ordem.

Ou pelo valor de RC, recebo a frequência de canto.

Ou para filtro Tuned com L e F, eu posso escolher Q e C em ressonante ou anti-ressonante (180 ou 0 graus)

Você pode encontrar este e outros gráficos semelhantes pesquisando na web "RLC NOMOGRAPH"

Esta resposta não foi criada para ensinar você a usar dezenas de aplicativos, mas pressupõe que você tenha um sólido entendimento de Q, ESR, ESL, Zo stripline e todas as variações de aplicativos de RLC e apenas queira obter uma rápida "Sliderule speed vs resposta da calculadora ".

Usamos o Slide Rules para raízes quadradas e multiplicação em 1975 e tivemos uma pergunta do exame para definir estatisticamente sua precisão em cada escala; log, x, divisão, etc.

• Em retrospecto, depende de suas paixões, sorte, oportunidades e habilidades. o que você se lembra normalmente é que uma vez soube provar a Lei de Gauss. ou métodos de Runga Cutta ou equações de autovalor ou integrais não lineares. Essas são todas as ferramentas que muitos talvez nunca usem novamente, até que você tenha um problema que precise dele, então poderá encontrar uma maneira mais fácil, mas entende que alguém já fez isso antes e aprende com elas como resolver de novas maneiras.

• A universidade não é apenas sobre ferramentas e equações de solução de problemas que você nunca pode usar, mas saber como entender o que você vê e ouve por fundamentos, como o comportamento dos isoladores pelo seu espectro de Fourier de comportamento não linear ou como a Lei de Ohm se aplica à Vida em tantas maneiras absurdas, mas introspectivas.

• O Univ tem tudo a ver com aprender a ensinar a si mesmo novas tecnologias e encontrar soluções que podem parecer impossíveis, mas, no passado, você sabe que uma solução pode existir e deve descobrir como fazê-lo funcionar em colaboração.

FWIW, cerca de 40 anos depois, casei-me com a sogra do filho (que também é U de T EE prof) do meu Prof em Winnipeg U of M na Controls Systems 401, que me ensinou a analisar Bode Plots, overshoot , Análise quadrática de erro integrada cumulativa e Locus raiz. Agora, quando vejo motoristas de caminhão profissionais, comparo esse cálculo na minha cabeça se estiver entediado na estrada e comparo com motoristas de carros fracos e imagino como os algoritmos de carros automáticos robóticos funcionam hoje com loops PID e compensação para análise e superação de riscos de ganho excessivo devido a algoritmos de software em vídeo de alta velocidade e outros tópicos entorpecentes ...

Os engenheiros projetam coisas porque há um cliente que quer ou precisa de algo. Os parâmetros de tempo que você está perguntando e outros afetam a satisfação do cliente. Eu diria que os engenheiros calculam esses parâmetros a partir da função de transferência porque sabem como são percebidos pelo cliente.

Um exemplo que posso dar é o de amplificadores de vídeo nos dias de CRTs. Eles geralmente têm feedback, portanto os parâmetros que você mencionou estarão presentes. Agora imagine uma cena em que há uma transição nítida de preto para branco. Se houver uma grande ultrapassagem e um longo tempo de acomodação, o cliente verá uma série de linhas escuras e claras. Isso normalmente é censurável para o visualizador. Mas alguma superação é realmente desejável para o cliente porque faz com que as bordas pareçam mais nítidas. A engenharia está procurando uma ultrapassagem prescrita para agradar o cliente.

Portanto, os parâmetros que você está perguntando vêm da função de transferência. A função de transferência vem dos componentes que o engenheiro seleciona e como ela os reúne. Um engenheiro projetando um amplificador como esse viria com uma configuração de circuito baseada em experiências anteriores ou em outros exemplos de produtos similares. Normalmente, no processo de design, modelos muito simples e análises rápidas das mãos podem ser feitas para chegar a algo promissor. Em seguida, uma análise mais detalhada será feita usando modelos mais detalhados. A função de transferência do modelo detalhado fornecerá os parâmetros que você está perguntando. Se eles atendem à necessidade do cliente, você está pronto.

Embora as fórmulas detalhadas específicas não sejam úteis, conhecer os tipos de relacionamentos entre diferentes parâmetros é certamente útil. Se você, de alguma forma, aumenta o tempo de subida de um circuito, o que provavelmente acontecerá com o percentual de tempo de superação e estabilização? Quanto mais tempo é gasto com esses circuitos, os estudantes / engenheiros terão uma idéia cada vez melhor do que esperar.

Mas é difícil projetar circuitos sem já ter uma ideia de como cada parâmetro afeta os outros. Os novos designers costumam executar muito mais combinações de simulações para abordar uma solução viável, porque não sabem como ajustar os parâmetros.

A análise de circuitos (mesmo com várias variáveis ​​desconhecidas) é geralmente mais fácil do que o projeto de circuitos em branco. Só de olhar para os circuitos de uma página e ler sobre como eles funcionam, os alunos não terão a familiaridade necessária para internalizar as relações entre os parâmetros; eles precisam trabalhar com os circuitos. O uso de fórmulas detalhadas é uma maneira de os alunos trabalharem em circuitos e se concentrarem no relacionamento entre alguns parâmetros específicos de cada vez.

Outro destaque: como engenheiro, você deve poder criar suas próprias ferramentas.

Você pode usar ferramentas que outras pessoas prepararam para você, se estiverem bem para o trabalho, mas você acabará enfrentando a situação quando não estiver, e precisará de um entendimento profundo sobre o que faz e por que. Não há razão para ter vergonha quando você sai da sua rotina diária e, a princípio, sente que não sabe nada sobre o seu trabalho - porque se esqueceu totalmente de suas palestras e das transformações estúpidas de Laplace e Z.

Mas você precisa ser capaz de recuperar o atraso. Com pressa. Porque as pessoas estão te incomodando porque você ainda não terminou. E é por isso que você precisa aprender essas coisas uma vez ... e por todas. Porque então, você sabe que vai curtir. Novamente.

Pessoalmente, não usei esses parâmetros, mas poderia ser porque não estou trabalhando com "sistemas de controle". Fui apresentado a esses termos e equações nas classes de sistemas de controle, mas essa foi a última vez que ouvi falar deles.

Então, para responder sua pergunta, eu diria que depende muito do campo em que você está trabalhando. Alguém que usa controle automático com aplicativos de sensores provavelmente utilizará esses termos para fins de estabilidade. Além disso, se você estiver projetando controladores PI, PD e PID, precisará conhecer esses termos com muito mais detalhes.

"Todos os modelos estão errados. Alguns modelos são úteis" - G Box.

Tudo o que fazemos está relacionado à "modelagem da realidade".
Você menciona, por um lado, a função de transferência do sistema e a localização dos polos e, por outro lado, as fórmulas que precisam de parâmetros conhecidos para produzir resultados úteis.
Na realidade, NENHUM fim é a realidade - os parâmetros distribuídos tendem a ser agrupados para o cálculo, as não linearidades tendem a se aproximar como funções lineares, aspectos que são "conhecidos" provavelmente sem importância (e que muitas vezes, mas nem sempre são) são aproximados ou ignorado ou substituído por uma constante. Toda a coleção é um 'kit de ferramentas' que deve ser usado em conjunto com o cérebro e a experiência e outras ferramentas poderosas mais recentes, como simulações que tentam (e geralmente conseguem) aproximar mais de perto as irrealidades da realidade.

O que quero dizer ao escrever o que pode parecer uma coleção de pensamentos auto-óbvios e divagantes (e pode ser :-)) é observar que, à medida que a experiência cresce, você usa tudo o que está disponível em diferentes extensões, pois se considera útil e mais você "sabe" quanto menos você usa algumas partes, mas elas sempre são úteis como ferramentas aguardando os momentos em que a experiência ou os maus resultados dizem que o que você costuma usar não será bom o suficiente.

Essa é, em parte, uma maneira desmedida de abordar seu título "Baleia Encalhada" - não deixe que tudo o domine. Aprenda, cresça, regozije-se na perversidade da realidade e no fato de que algumas ferramentas funcionam bem o suficiente na maioria das vezes, mas que algumas peculiaridades menos comuns da criação estão sempre esperando para tornar seu dia interessante.

Use todas as ferramentas quando / conforme necessário.
Desfrutar!

Depende do seu trabalho específico, do seu escopo e de quão longe você está disposto a ir em um esforço de solução de problemas (sua paixão, para citar o Sr. Tony Stewart :-) Uma faceta do meu trabalho de suporte técnico é solucionar problemas de comunicação de dados / barramento de campo. Eu poderia apenas verificar a fiação dos documentos do livro / vendedor e encolher os ombros se não funcionar. Ou posso anexar um osciloscópio e tentar entender o que estou vendo. Se essa é a sua abordagem, é muito útil entender o funcionamento dos "componentes agrupados" e os efeitos do comprimento de onda em uma linha de transmissão. Esse conhecimento (com um pouco de experiência / calibração) permite estimar quanto da falha / superação que posso ver no escopo se deve à largura de banda limitada das minhas sondas, quanto está realmente presente na linha, para em que medida '

Bem, acredito que todas as respostas acima de mim já devem abrir sua mente, mas não resisto a responder também, pois também sou formado em Engenharia Elétrica

Não conheço os outros, mas, como meu trabalho é focado na produção e não na pesquisa, toda vez que obtemos esses parâmetros que causam problemas (como sistema instável no circuito analógico ou filtro ruim), substituí-lo depois de testar erro ou pesquisa de outra documentação em vez de calcular o sistema de transferência. Talvez seja porque a única coisa que importa são os resultados finais, e ninguém parece se importar com o sistema de transferência.

Me repito de novo, foi o que aconteceu comigo, e não sei do outro, sem ofensa.

Esses parâmetros são usados ​​no engg de alta tensão. para projetar geradores de tensão de impulso - até 20 MV. Tensões de impulso são usadas para testar a força dos isoladores. Também para simular relâmpagos e estudar o efeito do relâmpago em vários sistemas.
Os geradores de impulso de baixa tensão também são usados ​​para gerar sinais digitais.