一、内容提要:
本章主要介绍电路方程的矩阵形式。首先,在图的基本概念的基础上介绍了几个重要的矩阵:关联矩阵、回路矩阵和割集矩阵,并导出用这些矩阵表示的KCL、KVL方程。然后导出回路电流(网孔电流)方程、结点电压方程、割集电压方程和列表方程的矩阵形式。最后,简要地介绍了电路的状态方程。
二、典型题解析:
例15.1 已知一有向图的降阶关联矩阵A,试画出它的图。
例15.2 图15.2(a)选树T(1、4、7、9),按此树做基本割集,试写出其基本割集矩阵 Qf。
例15.3 写出图15.3(a)电路矩阵形式的节点方程(用相量)。
解: 作出有向图如图15.3(b)所示,列写关联矩阵A和支路阻抗矩阵Z。
例15.4 网络及有向图如图15.4所示,选树T:{4、5、6}。
(1) 试写出基本回路矩阵Bf和支路阻抗Z以及、列相量;
(2) 试求回路阻抗矩阵Zl;
(3) 写出该网络回路分析法方程的矩阵形式。
解: 按图15.4(a)、(b)列出基本回路矩阵Bf和支路阻抗矩阵Z以及、列相量分别为:
例15.5 电路如图15.5(a)所示,试用运算形式写出该电路割集电压方程的矩阵形式。设电感、电容的初始条件为零。
解: 作出电路有向图15.5(b),选支路1、2、3为树支,对应的三个单树支割集如图中虚线所示,树支电压Ut1(s)、Ut2(s)、Ut3(s)就是割集电压,他们的方向也是割集的方向。
例15.6 电路如图15.6所示,若选状态变量iL、uC1、uC2,试建立状态方程。
解:方程中要包含,须在电感回路中列写电压方程。选ACBDA回路,此回路的各段电压既无非状态变量又无第二个状态变量导数。由KVL可得
三、习题
1. 给定基本回路矩阵