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Runge Kutta 2 et circuit RLC série

Posté par
yonxs
20-01-19 à 09:17

Bonjour à tous,

Je reste bloqué sur une question de mon exercice d'analyse numérique.

Énoncé :
Soit un circuit RLC série alimenté par un générateur de tension E (5V)

La tension Uc aux bornes du condensateur est solution de l'équation différentielle
LC*U

On prendra comme conditions initiales Uc(0)=0 et Uc'(0)=0

Question :
A l'aide de Runge-Kutta d'ordre deux  "point milieu" et un pas dt=0.01 faire une itération pour donner une approximation de Uc(0.01)
NB les valeurs exactes sont Uc(0.01)=9.97 et Uc'0.01)=-32.53

Où j'en suis
Je pose z_{1}(t)=U_{c}(t) etz_{2}(t)=U'_{c}(t) afin de me ramener à un système de deux équations du première ordre

J'ai donc z'_{1}(t)=z_{2}(t)
et z'_{2}(t)=-\frac{R}{L}*z_{2}(t)-\frac{1}{LC}*z_{1}(t)+\frac{E}{LC}

RK 2 "point milieu" est y_{n+1}=y_{n}+dt*f[tn+\frac{dt}{2}; y_{n}+\frac{dt}{2}*f(y_{n}; tn)]

Je ne vois pas comment appliquer correctement RK 2 à [tex]z_{1}(0.01) et [tex]z_{2}(0.01)

En vous remerciant d'avance pour votre aide future

Posté par
yonxs
re : Runge Kutta 2 et circuit RLC série 20-01-19 à 09:29

En appliquant RK 2 j'obtient personnellement

z_{1}(0.01)=z_{1}(0)+dt*[z_{2}(0)+\frac{dt}{2}*z_{2}(0)]=0+0.01*(0+0.005*0)
z_{2}(0.01)=z_{2}(0)+dt*[z_{2}(0)+\frac{dt}{2}*(-\frac{R}{L}*z_{2}(0)-\frac{1}{LC}*z_{1}(0)+\frac{E}{LC})]=\frac{dt²}{2}*\frac{E}{LC}

Avec E=5V; R=0.1 Ohm; L=100mH; C10^{-4}F

Ce qui me donne [tex]z_{1}(0.01)=0
tex]z_{2}(0.01)=25

Ce qui me semble contradictoire avec les résultats donnés en énoncé

Posté par
vanoise
re : Runge Kutta 2 et circuit RLC série 20-01-19 à 21:01

Bonjour
S'il s'agit bien de relier à la date t=0, un circuit RLC série à un générateur de tension constante E=5V, le condensateur étant initialement déchargé en absence de courant, à t=0+dt, la valeur de Uc est un peu supérieure à la valeur initiale, donc un peut supérieure à zéro et la dérivée par rapport à t est positive.
Les valeurs fournis par l'énoncé à t=dt ne sont pas cohérentes avec les valeurs initiales...

Posté par
yonxs
re : Runge Kutta 2 et circuit RLC série 20-01-19 à 21:59

Pourtant à moins d'avoir mal compris l'énoncé, il me semble que les valeurs à trouver doivent être proche.

Peut être que l'ordre de la méthode de résolution n'est pas assez élevé ?

Posté par
yonxs
re : Runge Kutta 2 et circuit RLC série 20-01-19 à 22:00

Voici une photo de l'énoncé au cas où je l'aurai mal compris

** image supprimée => un énoncé doit être RECOPIE **

Posté par
vanoise
re : Runge Kutta 2 et circuit RLC série 20-01-19 à 23:19

C'est maintenant beaucoup plus clair ! Il n'y a pas d'erreur dans l'énoncé. Je ne sais pas si tu domines le sujet sur le plan de la physique. La résistance étant très faible, tu obtiens une tension qui varie de façon quasi sinusoïdale autour de la valeur Uc=E avec une amplitude qui décroît très lentement au cours du temps. La pseudo période de ces oscillations est très proche de la période propre :

T_{o}=2\pi\sqrt{L.C}\approx0,020s
Pour qu'une résolution numérique soit fiable, il faut choisir un pas de calcul très inférieur à cette valeur, environ To/100 par exemple.
Avec dt=2.10-4s, la méthode conduirait à des résultats corrects.



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