Escribir una sola ecuación diferencial que describa el comportamiento (circuito eléctrico)

Considere un circuito con L 1 y L 2 como inductores y C 1 y C 2 como los condensadores. I y V son las variables manifiestas

Variables manifiestas

Quiero una sola ecuación diferencial sin las variables latentes que une V(t) e I(t) (es decir, describe el comportamiento)

Por lo tanto, tomando la transformada de Laplace, obtenemos

I = V ( s C 1 s 2 L 1 C 1 + 1 + s C 2 s 2 L 2 C 2 + 1 )

¿Quiero tomar la transformada inversa de Laplace aquí, o debo aplicar transformadas de Laplace en las ecuaciones derivadas de las leyes de Kirchoff?

escribo I L 1 , I L 2 , I C 1 , I C 2 , V L 1 , V L 2 , V C 1 , V C 2 como las variables latentes.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces derivo

{ I = I L 1 + I L 2 I L 1 = I C 1 I L 2 = I C 2 I C 1 + I C 2 = I

{ V = V L 1 + V C 1 V = V L 2 + V C 2 V L 1 + V C 1 = V L 2 + V C 2

{ L 1 d I L 1 d t = V L 1 L 2 d I L 2 d t = V L 2 C 1 d V C 1 d t = I C 1 C 2 d V C 2 d t = I C 2

Después de alguna eliminación, termino con

{ I = I L 1 + I L 2 I L 1 = C 1 d V C 1 d t I L 2 = C 2 d V C 2 d t

Y

{ V = L 1 d I L 1 d t + V C 1 V = L 2 d I L 2 d t + V C 2

Respuestas (2)

Tomar una V(s) particular y luego realizar la inversa LT le dará i(t), pero estará en forma trascendental y no en una ecuación diferencial. Puedes obtener una ED de tu ecuación usando la propiedad: s X ( s ) d X ( t ) d t . ¡Sin embargo, el DE resultante no es particularmente fácil de usar!

*** Agregado en respuesta al comentario:

Escribe tu ecuación original en forma TF y suma las dos fracciones:

I ( s ) V ( s ) = A s 3 + B s C s 4 + D s 2 + 1

multiplicar en cruz:

C s 4 I ( s ) + D s 2 I ( s ) + I ( s ) = A s 3 V ( s ) + B s V ( s )

LT inversa:

C d 4 I ( t ) d t 4 + D d 2 I ( t ) d t 2 + I ( t ) = A d 3 V ( t ) d t 3 + B d V ( t ) d t

No tiene que ser fácil de usar ya que no necesito trabajar con él. Pero como no estoy tan familiarizado con la ingeniería eléctrica, tendré que preguntar cuándo s X ( s ) ir a d X ( t ) d t ?
Es una propiedad de la Transformada de Laplace. Dada la LT de una señal, digamos, X ( t ) X ( s ) , entonces el LT de d X ( t ) d t es s X ( s ) . Por ejemplo, dado Y ( s ) X ( s ) = 2 3 s + 1 , multiplica en cruz: 3 s Y ( s ) + Y ( s ) = 2 X ( s ) , ahora LT inversa: 3 d y ( t ) d t + y ( t ) = 2 X ( t ) . Además, dividir una LT por s es equivalente a integrar la función del tiempo.
Puedo reducir el problema a I ( t ) = L 1 ( s V ( s ) C 1 s 2 L 1 C 1 + 1 + s V ( s ) C 2 s 2 L 2 C 2 + 1 ) . Sé s V ( s ) d V ( t ) d t , pero ¿cómo trato con el C 1 s 2 L 1 C 1 + 1 parte de la ecuacion? Es bastante problemático.
No estoy seguro de lo que quieres decir con 'formulario TF'... I ( s ) = V ( s ) s 3 ( C 1 C 2 L 2 + C 1 C 2 L 1 ) + V ( s ) s ( C 1 + C 2 ) s 4 C 1 C 2 L 1 L 2 + s 2 ( L 1 C 1 + L 2 C 2 ) + 1 ¿Es esto lo que quisiste decir?
Ver adición a la respuesta original

Simplifica tu primera ecuación y luego usa las propiedades de Laplace para transformarla nuevamente en una ecuación diferencial.

El OP está agregando admitancias, por lo que su ecuación es correcta.
@Chu Veo lo que quieres decir, estoy corregido.