網(wǎng)絡(luò)圖論和電路方程的矩陣形式(一)(1/2)




㈠基本電路矩陣


⑴基本圖論概念

1. 節(jié)點(diǎn)數(shù)=n题翻,支路數(shù)=b

? ? 樹支數(shù)=n-1,連支數(shù)=b-(n-1)

2. 基本回路=單連支回路瀑踢,有b-(n-1)個(gè)

? ? 連支的方向=基本回路的方向

? ? 畫法:尋找一個(gè)連支皆看,其他路徑均為樹支的回路

3. 基本割集=單樹支割集韭寸,有n-1個(gè)

? ? 樹支的方向=基本割集的方向

? ? 畫法:尋找一個(gè)樹支,僅將該樹支切斷卻不切割其他樹支喷楣,使有向圖完全分成兩部分趟大。被割斷的其他連支和這個(gè)樹支一起構(gòu)成單樹支割集


⑵基本矩陣概念和寫法

1. 關(guān)聯(lián)矩陣A(節(jié)點(diǎn)與支路的關(guān)系)

①寫法

? ? ?選一個(gè)節(jié)點(diǎn),看與之連接的所有支路的方向

? ? ?支路流出節(jié)點(diǎn)铣焊,關(guān)聯(lián)系數(shù)=1

? ? ? 支路流入節(jié)點(diǎn)逊朽,關(guān)聯(lián)系數(shù)=-1

? ? ? 支路與節(jié)點(diǎn)不連接,關(guān)聯(lián)系數(shù)=0

? ? ?其他節(jié)點(diǎn)曲伊,按照這個(gè)方法叽讳,寫出矩陣其他行

②性質(zhì)

? ? ?每行是一個(gè)節(jié)點(diǎn),每列是一個(gè)支路坟募,n×b矩陣

? ? ?每列只有兩個(gè)非零元素岛蚤,且和為0

? ? ?矩陣的行秩為n-1

③降階的關(guān)聯(lián)矩陣

? ? ?寫法: 劃掉任意一行即可

? ? ?性質(zhì):劃掉的一行代表電路的參考節(jié)點(diǎn)

? ? ?降階關(guān)聯(lián)矩陣的還原

? ? ? 在矩陣下面添加一行,使每列元素之和為0


2.? 基本回路矩陣Bf(基本回路與支路的關(guān)系)

①畫法

? ? ?列出所有的單連支回路

? ? 【eg.? l?(2懈糯,3涤妒,6), 其中2為連支】

? ? ?每一個(gè)基本回路,看其中所有的支路

? ? ?支路的方向與回路相同, 回路系數(shù)=1

? ? ? 支路的方向與回路相反, 回路系數(shù)=-1

? ? ? 支路不在回路中赚哗,回路系數(shù)=0

? ? ? (連支的回路系數(shù)=1)

? ? ?每個(gè)回路的系數(shù)她紫,分別寫在矩陣的各行

②性質(zhì)

? ? ?每行是一個(gè)基本回路(單連支回路)

? ? ? 每列是一個(gè)支路,[b-(n-1)]×b矩陣

? ? ?所有連支的列向量構(gòu)成單位矩陣, B?=E

? ? ?

3.? 基本割集矩陣Qf(基本割集與支路的關(guān)系)

①畫法

? ? ?列出所有的單樹支割集

? ? 【eg.? Q?(4屿储,6贿讹,8,11), 其中4為樹支】

? ? ?每一個(gè)基本割集扩所,看其中所有的支路

? ? ?支路的方向與割集方向相同围详,割集系數(shù)=1

? ? ? 支路的方向與割集方向相反,割集系數(shù)=-1

? ? ? 支路不在割集中,割集系數(shù)=0

? ? ? (樹支的割集系數(shù)=1)

? ? ?其他基本割集助赞,分別寫在矩陣的其他行

②性質(zhì)

? ? ?每行是一個(gè)基本割集(單樹支割集)

? ? ? 每列是一個(gè)支路买羞,(n-1)×b矩陣

? ? ?所有樹支的列向量構(gòu)成單位矩陣, Q?=E


⑶基本矩陣方程和互推關(guān)系(難度大)

① A ?I?? = 0? 支路電流→節(jié)點(diǎn)電流(0)

? ? A??U? = U? 節(jié)點(diǎn)電壓→支路電壓

②B??U?? = 0? 支路電壓→回路電壓(0)

? ? B???I?? = I?? 回路電流→支路電流

? ? (注:回路電流 I? = 回路主連支電流)

③Q? ?I?? = 0? 支路電流→割集電流(0)

? ? Q???U? = U?割集電壓→支路電壓

? ? (注:割集電壓U? = 割集主樹支電壓)


④?基本變換:B??=-Q?,Q?? = -B?

? ? ?B???I? = I?? 回路電流→樹支電流

? ? ? ? 變換形式:-Q??I? = I?

? ? ?Q???U? = U?割集電壓→連支電壓

? ? ? ? 變換形式:-B??U? = U?


⑤Q?和B?的相互轉(zhuǎn)化

? ? ? 找出矩陣中的“只有元素1”的列向量

? ? ? ? 拼成單位方陣E

? ? ? ? E作為B?或Q?雹食,其余部分是B?或Q?

? ? ?把樹支矩陣放左側(cè)畜普,連支矩陣放右側(cè)

? ? ?轉(zhuǎn)置取反:B?=-(Q?)?,Q? = -(B?)?

? ? ?拼出新的矩陣

? ? ? ? Q? =(Q? | Q?)=(E | Q?)

? ? ? ? B? =( B? | B? )=(B? | E)


⑷基本矩陣逆推有向圖

①關(guān)聯(lián)矩陣A的逆向畫圖

? ? ?看是不是降階矩陣(每列之和是否為0)

? ? ? ? 降階矩陣補(bǔ)成增廣矩陣

? ? ?畫出幾個(gè)節(jié)點(diǎn)

? ? ?每行的節(jié)點(diǎn)之間畫有向線段

? ? ?整理有向圖


②基本回路矩陣B?的逆向畫圖

? ? ?每行的回路畫出有向圈

? ? ?行之間的回路群叶,通過共同的支路連接起來

? ? ?整理有向圖


③基本割集矩陣Q?的逆向畫圖

? ? ?將Q?轉(zhuǎn)化為B?

? ? ?逆向畫出B?的有向圖

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