CH15电路方程的矩阵形式(含割集状态方程)

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Sk

Sk I U (2)独立源:U S k U dk

I S k

I k I ek Z k

U k

1. 复合支路

Z k :单一元件(R k 、j ωL k 、1/j ωC k )

k :第k 条支路,

不允许存在无伴电流源支路在元件上产生的电流方向与一致。ek

I 在元件上产生的电流方向与一致。ek

I

U S k

I S k

I k I ek Z k

U k

即:

)

1()1(11++++−=g s g e g g U I Z U g

b-g

22323221212...s eg g e e e U I M j I M j I Z I M j U −±±±+±=ωωωsg

eg

g e g e g e g g

U I Z I M j I M j I M j U

−+±±±=3

33

21

1ωωω二、复合支路的VCR 矩阵形式

2.有互感、无受控源:

U S k

I S k

I k I ek Z k

U k

......

sb

eb

b

b

U I Z U

−=电路如图,列出回路电流方程(矩阵形式)

1

2为树,作单连支回路1,2

3 4 1 2 5

34

1

2

j L j L R R ωω1 2 3 4 5

=支路 3 4 1 2 5U S2I S1

R 2

R 1

j ωC 5

j ωL 3

j ωL 4

10000T

s I ⎡⎤−⎣⎦ 支路 1 2 3 4 5支路 1 2 3 4 5

⎤⎡⎥⎥⎤

+111l I C j C

j ωω⎡=U S2I S1

R 2

R 1

j ωC 5

j ωL 3

j ωL 4

U S k

I dk I S k

I k I ek Z k

U k

电压、电流

(1)支路电压(2)独立源

+= (2.有互感,无受控源

由前节:

U S k

I S k

I k I ek Z k

U k

)(sj

j j ej dk U U Y I I +==ββsk

dk sk k k k I I U U Y I −++=)(则:sk

sj j j sk k k k sk sj j kj sk k k k I U U Y U U Y I CCCS I U U g U U Y I VCCS −+++=−+++=)()(:)()(:β⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡−⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++++⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣

⎡sb sk

sj s s sb b sk k sj j s s b k kj j b k j I I I I I U U U U U U U U U U Y Y Y Y Y Y I I I I I ..................0.........

0 (212211)

2121s s I U U Y I −+=)(即:Y :含控制系数,非对角阵U S k

I dk

I S k

I k I ek Z k

U k ) (1)M =0;(2)M ≠0

1 2 3 4 5 6

34000s s I I ⎥⎥⎥⎤−+

+1

141111

11L j L j R ωωω⎢⎡+=⎥⎤⎢⎡310s n I I U U 1.列结点电压方程(矩阵形式) (1)M =0;(2)M ≠0

(1)(2)

(3)

(0)

⎢⎢⎡21L j M j M j L j ωωωω0

)2(≠M ⎢⎢⎢⎡−Δ−

Δ12

L M M L 1.列结点电压方程(矩阵形式) (1)M =0;(2)M ≠0(1)(2)

(3)

(0)⎥⎤+

+−

++22

11M M L L 1.列结点电压方程(矩阵形式) (1)M =0;(2)M ≠0

(1)(2)

(3)

(0)

U t1(s )

U t2U 1 2 5 3 41i S1

R 2

R 1

L 3

L 4C 5

i S2

U )()(YU Q s I Q s U YQ Q f s f t T

f f −=∴i S1

R 2

R 1

L 3

L 4C 5i S2

⎥⎥⎥⎥⎥⎥

⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡++

−−−+−+=4354344233111111110

1

011sL sL sC sL sL sL sL R sL sL R i S1

R 2R 1L 3L 4C 5i S2U t2U U t1

(s )

L c

i dt

du C =01

0++=L c i C dt du 二、状态方程的形式

KVL: u R +u L +u c =u s

状态变量: u c ,i L

状态方程:以u c ,i L 为变量的一阶微分方程

例:列出状态方程

c

L s L

u Ri u dt di L −−=s L c L u L

i L R u L dt di 11+−−=[]S L C L C u L i u L R L C dt di dt du ⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦

⎢⎢⎢⎣⎡

−−=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡10110