引言
這一部分的內容是之前12部分內容的綜合,也是電路分析基礎部分的最后一章內容。是利用之前所學的全部內容對系統和電路進行的深層理解。
1、二端口網絡參數矩陣
(1)之前討論的電路主要是在一個電路及其輸入給定的情況下,如何去計算一條活著多條支路的電壓和電流,若一個復雜的電路只有兩個端子向外連接,且僅對外接電路中的情況感興趣,則該電路可以視為一個一端口。在工程中遇到的問題經常涉及兩對端子之間的關系,比如變壓器,濾波器,放大器等等。如果兩對端子滿足端口條件,即對于所有時間t,從端子1流入方框的電流等于從端子1’流出的電流,同時,從端子2流入方框的電流等于從端子2’流出的電流,這種電路稱為二端口網絡(簡稱二端口)。
(2)二端口矩陣分為Z參數矩陣(阻抗矩陣),Y參數矩陣(導納矩陣),T參數矩陣(A參數矩陣),H參數矩陣四種,下面給出推導步驟:
假定存在一個二端口結構如下圖所示
(4)二端口的連接:二端口的連接方式有三種,即級聯方式,并聯方式和串聯方式,如下圖所示:
2、系統框圖
在系統設計的時候,需要首先進行框架設計,即先構思出系統的各個模塊(即實現某個功能的部分),而后將模塊組合,連續系統中,系統具有數乘器,加法器,乘法器,微分器和積分器。而離散系統中,系統具有加法器,數乘器和單位延遲器,系統框圖如表所示。
3、信號流圖
系統框圖繪制比較麻煩,所以,為了簡便的繪制系統框圖通常采用信號流圖的方式,在連續系統中,系統一般有數乘器,加法器,微分器和積分器。而離散系統中,系統則具有加法器,數乘器和單位延遲器,各部件的信號流圖如下表所示。
5、系統穩定性判定
(1)通常稱令系統函數的分母為0的點成為極點,分子為0的點稱為零點。
(2)對于連續系統的穩定性,當系統函數的極點均位于s域左半平面的時候,系統才穩定,否則就不穩定,通常對于高階多項式通常采用R-H準則判斷系統的穩定性,但是如果可以求解出系統函數的極點,也可以不使用用這種方式。
(3)對于離散系統的穩定性,若系統為因果系統,當系統函數的極點均位于單位圓內時,系統穩定。當無法使用極點來判斷的時候,通常采用朱里陣列來判斷離散系統是否穩定。
注:由于朱里陣列和R-H準則太過復雜,所以請讀者自行百度即可。
6、系統的輸出方程的矩陣形式與狀態方程的矩陣形式
通過列寫狀態變量與輸入和輸出之間的關系來確定狀態方程,其實就是利用輸入與輸出來描述狀態變量,用狀態變量來描述系統的輸出。采用例題的方式進行解釋。
7、例題分析
(1)例題1:求圖示電路的Z參數,Y參數和T參數矩陣。
(2)例題2:求解信號流圖所表示的系統函數(未標出的之路增益為1),寫出圖2的狀態方程與輸出方程的矩陣形式,并判斷圖2所示系統的穩定性。
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