F(z)上线性有源网络状态方程的分析
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多元有理函数域上RLCM有源网络分析软件1王宗涛,鲁凯生,于龙飞武汉理工大学能源与动力工程学院(430063)E-mail: zeltaw@摘要:多元有理函数域[1](F(z)域)上的电网络结构性能的分析涉及到电网络图形绘制、网络拓扑结构分析和复杂的符号运算。
如果采用手工推导的方式,整个分析过程将非常耗时,而且极易出错,因此F(z)域上电网络结构性质的研究迫切需要一套计算机辅助分析软件。
我们根据这一需求开发出了F(z)域上RLCM有源网络分析软件ENA1.1,该软件的成功开发,对于加快F(z)域上的电网络结构性质的理论研究具有重要意义。
关键词:多元有理函数;RLCM有源网络;软件开发1.引言多元有理函数矩阵(RFM)和多元有理函数系统(RFS)是研究系统结构性质的有力工具。
多元有理函数系统或者F(z)上系统上成立的性质只与系统的结构有关,而与参量z的取值无关,这是因为域F(z)上成立的性质,参量z是从来不取值的。
在研究F(z)域上电网络的结构性质时,需要得到其状态方程,并利用状态方程来进行网络结构性能的分析。
这涉及到了网络的拓扑分析和大量复杂的符号运算,在对网络进行了计算机编程考虑以后,我们开发出了电网络分析软件ENA1.1。
2.电网络计算机编程的考虑在编写RLCM有源网络时,关键的是选择一棵树[2],同时进行状态变量的选取,下面将写出这些基本考虑。
1.我们希望最后的方程不含积分。
2.我们希望最后的方程是一阶微分方程。
3.可以独立指定的是电容器电压的初值(全电容器回路除外)电感器电流的初值(全电感器割集除外)。
(这里所说的全电容器回路包括全电容器回路和全电压源电容器回路,全电感器割集包括全电感器割集和全电流源电感器割集,下同) 4.从拓扑结构上讲,树支电压是所有电压的基底,我们尽可能地把电容器置于树枝中。
对于所有的支路电流,连支电流是基底,所以我们尽可能地把电感器置于余树中。
5.独立源的处理。
所有的独立电压源按树支处理,所有的独立电流源按连支处理。
电⼯电⼦学复习资料-推荐下载⼀、题⽬类型:1、选择题:注意⼀些基本概念,定理定律的理解,适⽤范围、注意事项等以及⼀些参数的简单运算2、填空题:考察对基本概念,规律的记忆和关键知识点的记忆,最基本的电路参数分析计算。
3、判断题4、作图题:波形图,逻辑图等5、分析计算题单级放⼤电路的静态分析和动态分析1题运算放⼤电路在数值运算⽅⾯应⽤分析1题电路分析1题(KCL 、KVL 及⽀路电流法)逻辑函数化简1题时序逻辑电路分析1题6、设计题:组合逻辑电路的设计第1章电路和电路元件1.1电路和电路的基本物理量1.1.1电路的作⽤与组成部分1、电路按照作⽤主要包括:(电能)的传输与转换电路,如电⼒系统,通常称为(强电电路)或电⼯电路;(信号)传递和处理的电路,如扩⾳机,通常也称为弱电或(电⼦电路)。
2、电路通常由(电源)、(负载)、(中间环节)三部分组成,其中(电源)是供应电能的设备,如发电⼚、电池等;(负载)是取⽤电能的设备。
如电灯、电机等;(中间环节)是连接电源和负载的部分,起传输和分配电能的作⽤。
如变压器、输电线等。
1.1.2电路的模型1、由理想化电路元件组成的电路称为实际电路的(电路模型)。
1.1.3电压和电流及其参考⽅向1、电路的主要物理量有(电流I )、(电压U )和(电动势E )。
2、在分析与计算电路时,常任意选定某⼀⽅向为电流的(参考⽅向),⼜称(正⽅向)。
3、在分析⼀些复杂电路,往往不知道某⼀⽀路电流的实际⽅向,为计算分析⽅便,故假定⼀正⽅向,也称为(参考⽅向)。
4、(参考⽅向)选定后,电压、电流才有(正、负)之分,若计算结果为负,则表⽰(电路实际⽅向与参考⽅向相反)。
5、欧姆定律说明,流过电阻的电流与电阻两端的电压成正⽐。
即();IUR 应⽤欧姆定律分析电路时,应先标注U 、I 正⽅向,当U 、I ⽅向相反时,表达式应带(负号);适⽤于(线性元件)电路。
1.3独⽴电源元件1.3.1电源⼯作状态1、电源⼯作状态分为(有载⼯作)、(开路)和(短路)三种。
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单选题题目11.在题图1所示的电路中,电流表的正、负接线端用“+”、“‒”号标出,现电流表指针正向偏转,示数为10 A,有关电流、电压方向也表示在图中,则()正确。
选择一项:c. I1=10 A,U=12 V题目2在题图2所示的电路中,电位器RP的滑动端向下移动时,电流I1、I2的变化趋势是()。
选择一项:a. I1增大,I2减小题目3在题图3所示的电路中,电流I为()。
选择一项:c. 5 A判断题题目41.判别一个元件是吸收功率还是提供功率,取决于元件上电压和电流的实际方向,二者相同时是提供功率,相反时是吸收功率。
错题目52.电路中电流的实际方向是电位降低的方向,可据此来判别电流源或电压源上电流或电压的关联性。
选择一项:对题目63.两种电源模型的等效变换只是对相同的外部电路而言,对电源内部是不等效的。
选择一项:对题目74.基尔霍夫定律的理论依据是电荷守恒定律及能量守恒定律,对电路中各元件的种类、性质需加以限制。
选择一项:错分析计算题题目81.测得含源二端网络的开路电压U O=12 V,短路电流I S=0.5 A,试计算当外接电阻为36 Ω时的电压和电流。
答:①设该二端网络为题图1-4所示的电压源U S和内阻R S的串联模型。
②二端网络开路时R S中电流为零,说明U S等于开路电压,即U S=12 V。
③由短路电流I S=0.5 A,电源电压U S=12 V,可求得R S=24 Ω。
④外接电阻R L=36 Ω时,利用串联电路的计算方法可得U L=7.2 V,I L=0.2 A单选题题目91.图2-1所示的电路中包含()条支路,用支路电流法分析该电路,需要列写()个方程。
题图2-1选择一项:d. 5,3题目102.用叠加定理分析电路时,当其中一个电源单独作用时,其他电源应置零,即电压源()、电流源()。
电路分析基础_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在一阶电路中,通过解微分方程法求解的电路,其激励源可以是()参考答案:其余选项均是2.RL一阶电路的零输入响应,电感电压按指数规律______,电感电流按指数规律______。
参考答案:衰减,衰减3.如果从电压源正极处引出一条导线,端点称为C,求A、C间的戴维南等效电路。
【图片】参考答案:等效电压源电压-1.5V,内阻1.5Ω4.列网孔方程时,互电阻符号取_____,而节点分析时,互电导符号______。
参考答案:流过互电阻的网孔电流方向相同取+,反之取-恒取-5.某方波信号的周期T=5μs,则此方波的三次谐波频率为参考答案:600kHz6.关于诺顿与戴维南定理,以下说法错误的是参考答案:任何情况下戴维南等效电路都可以等效置换成诺顿等效电路7.下图中U=【图片】参考答案:52V8.图示为独立源向负载供电的电路,该负载的功率因数为【图片】参考答案:19.图中5Ω电阻消耗的功率为:【图片】参考答案:20W10.含有两个储能元件的电路是:参考答案:可能是一阶电路也可能是二阶电路11.图中若要求当负载复阻抗Z改变时,负载电流的有效值不变,则复阻抗Z1与Z2的关系为【图片】参考答案:Z1=-Z212.戴维南定理说明一个线性有源二端网络可等效为_____和内阻______连接来表示。
参考答案:等于开路电压的电压源,串联13.在应用叠加定理分析时,各个独立电源单独作用时,而其他独立电源为零,即其他电压源_____,而电流源_____。
参考答案:短路,开路14.下面哪个说法是不正确的参考答案:独立的KVL方程方程一定需要通过单连支回路来列写15.下图u=____V【图片】参考答案:216.图示电路中网孔1的网孔电流方程为:【图片】参考答案:11Im1-3Im2=517.图示中各电压表指示有效值,则电压表V3的读数应为__________【图片】参考答案:5V18.由三个频率相同、振幅相同,但相位彼此相差______的电压源构成对称三相交流电源。