网络图论及电路方程的矩阵形式
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第11章电路方程的矩阵形式§11-1图的概念1,图(线图):以G表示支路,节点分属不同的集合。
2,有向图:标出支路电压,电流参考方向的图。
3,连通图:任意两个节点间至少存在一条由支路构成的路径。
4,子图:若图G1中所有支路和节点都属于图G,就把G1称为G的子图。
如图11-1(b)、(c)、(d)、(e)所示的图都是图11-1(a)所示图G的子图。
(a) (b) (c)(d) (e)图11-1 图G与其一些子图§11-2 回路、树、割集一、回路:在图G中的任一闭合路径称为一个回路,但每一个节点上仅有两条支路相连例如:(a) (b) (c)二、树1,定义:在连通图G中,把所有的节点连通起来,但不包含任一闭合路径的部分线图称为一棵树。
①含所有节点,②不具有回路,③连通的,④为G的子图。
5665(a) (b) (c)5655(d) (e) (f)电路的图G如图(a)所示,图(b)为图G的一棵树,图(c)不是图G的树(未含所有节点);图(d)不是图G的树(出现了回路);图(e)不是图G的树(不是连通图);图(f)不是图G的树(不是图G的子图)。
2,树支:属于一棵树的支路称为该树的数支。
树支数=n-1=独立节点数3,连支:不属于一棵树的支路称为该树的连支。
连支数=b-(n-1)=独立回路数。
连支的集合称为余树、补树三、基本回路:在图G 中选取一棵树后,由一条连支及相应的树支所构成的回路称为该树的基本回路(单连支回路)。
1. 基本回路数=连支数。
2. 基本回路的KVL 方程相互独立。
3. 不同的树对应于不同的基本回路。
四、割集:图G 中所有被切割支路的集合同时满足下列两个条件时称为割集。
1,移去所有被切割支路时原图成为两个分离部分。
2,留下任意被切割支路时,原图依然连通。
注意:每一条支路只能被切割一次。
割集意义下的KCL 方程:0k i =∑ 穿入割集时取”-”,否则取”+”五、基本割集在连通图G 中选取一棵树后,由一条树支及相应的连支构成的割集称为该树的基本割集。
Chapter 15 电路方程的矩阵形式主要内容 1.关联矩阵,回路矩阵,割集矩阵; 2.KCL, KVL 的矩阵形式;3.回路电流(网孔电流)方程、结点电压方程、割集电压方程的矩阵形式;§15-1 割集KCL 和KVL 所表示的电路中各电压、电流之间的约束关系取决于电路中各元件的连接方式。
电路的拓扑 ---- 电路中各元件的连接方式。
电路拓扑性质用图论及矩阵代数进行研究(图,回路,树,割集等)。
1. 割集:是G 的一个支路集合,移去这些支路,将使G 分离为两个部分,如果少移去其中任意一条支路,图仍将是连通的。
可以用在连通图G 上作闭合面的方法来判断确定一个割集,与闭合面相切割的所有支路构成一个割集(因移去这些支路,G 被分离为两部分)。
割集:),,,( ),,,,( ),,,,( ),,,( ),,,( ),,,( ),,,(d c b a f c e a f d e b c e d f c b b e a f d a 非割集:),,,(),,,(c b e a e d aKCL 适用于任何一个闭合面,属于同一割集的所有支路的电流满足KCL ,若一个割集的所有支路都连接在同一个接点上,割集的KCL 方程即变为结点上的KCL 方程2. 独立割集:一组线性独立的KCL 方程对应的割集。
应用割集法,首先必须选择一组独立割集。
① 选定连通图的一个树,则任何连支集合不能构成一个割集;因移去全部连支,剩下的子图(树)仍是连通的,故任何连支集合不能构成割集.② 连通图的每一个树支与一些相应的连支可以构成一个割集。
因移去全部连支,剩下子图为树,再移去一个树支,则树被分离成 21 T T 和两部分,于是联结 21 T T 和的那些连支和这条树支必构成一个割集。
③ 单树支割集(基本割集)由树的一条树支与相应的一些连支所构成的割集为单树支割集。
如下图中 ),,( ),,,( ),,,(d f a f c b e b a④n 个结点和b 条支路的连通图,其树支数为 (n -1),有(n -1)个单树支割集,称为基本割集组。