广义变量与具体物理量的对应
由于微系统中涉及电、机、磁等量,我们通常用广义变量来统一处理他们
能量域 | 广义电压e(t) | 广义电流f(t) | 广义动量p(t) | 广义位移q(t) |
---|---|---|---|---|
电子电路 | 电压V | 电流I | ······ | 电荷Q |
平动机械 | 力F | 速度v | 动量p | 位移x |
转动机械 | 力矩 |
角速度 |
角动量J | 角度(角位移) |
电磁磁路 | 磁动势FMM | 磁场强度 |
······ | 磁通量 |
流体力学 | 压力Pf | 流量Qf | 流体动量 |
总流量Vf |
热力学 | 温度T | 熵流速 |
······ | 熵 |
集总参数建模
一些基本概念
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将模块等效为电路元件。
端点 一个孤立的电气连接点
端口 一对关联的端点。 通过广义电流的一对端点,即同样的广义电流从一个端点流入,另一个端点流出。
单端口元件:具有一个端口(一对端点)的元件,典型代表:电阻、电容、电感、质量、弹簧、阻尼器
多端口元件:具有多个端口的元件,更加复杂
穿透型变量:类似电流
跨越型变量:类似电压
符号的方向
e和f都是有符号代数值,f刘瑾端点的参考方向为f的正方向,e的正端。
功率的正负代表消耗或输出电阻。
常见单端元件
无源
广义电阻、广义电容、广义电感
广义电阻
线性广义电阻有
广义电容
广义电容中存储的能量:
党广义位移(电荷)为q1时,存储的势能
协能量
对一般线性电容有
则
协能量
一个广义电容的例子
弹簧有
F为广义电压,x为广义电荷,那么速度为广义电流
上式等效为
e为广义电压,f为广义电流
是电容的形式,其等效电容
广义电感
广义电流f和广义动量p来定义
与广义电容类似
一个广义电感的离子
我们通常用质量m来存储动能
动量p = mv
当p = p1时存储的动能
电感存储的能量
有源
广义理想电压源
提供恒定的广义电压
广义理想电流源
提供恒定的广义电流
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