状态方程

时间:2023-03-11来源:佚名
  1.状态方程
  
求解状态变量的方程称为状态方程。每个状态方程中只含有一个状态变量的一阶导数。
   状态方程的特点:
   1) 联立的一阶微分方程组;
   2) 左端为状态变量的一阶导数;
   3) 右端含状态变量和输入量
   状态方程的标准形式如下:
     状态方程
  其中,x 称为状态向量,v 称为输入向量。在一般情况下,设电路具有 n 个状态变量,m 个独立源,上式中的 状态方程 和 x为 n 阶向量,A 为 状态方程 方阵,B 为 状态方程 矩阵。上式有时称为向量微分方程。
  2.状态方程的列写
  
(1)直观列写法
   适用于简单的电路。要列出包含状态方程项的方程,必须 对只接有一个电容的结点或割集写出 KCL。要列出包含状态方程项的方程,必须 对只包含一个电感的回路列写 KVL 。当列出全部这样的KCL 和 KVL 方程后,通常可以整理成标准形式的状态方程。
  注意: 对于上述 KCL 和 KVL 方程中出现的非状态变量,只有将它们表示为状态变量后,才能得到状态方程的标准形式。
  直观编写法的缺点:
  
1)编写方程不系统,不利于计算机计算。
   2)对复杂网络的非状态变量的消除很麻烦。
  (2)系统列写法
   状态方程系统列写法的步骤:
   1) 每个元件为一支路,线性电路以 iL,uc 为状态变量。
   2)选一棵特有树,它的树支包含了电路中所有电容支路、电压源支路。而连支包含了电路中所有电流源支路和电感支路。
   3)对单电容树支割集列写 KCL 方程,对单电感连支回路列写 KVL 方程。然后消去非状态变量(如果有必要),最后整理并写成状态方程的标准形式。

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