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《武汉理工大学》 2007年
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F(z)上电网络若干结构性质的研究及辅助分析软件的开发

高国章  
【摘要】: 在线性系统理论中,系统的能控性和能观性是表征系统性质的两个重要特性。电子工程师们通常没有考虑网络是否能控或者能观这些特性,但他们设计的电路都工作得很好,是因为他们设计的电路满足了电网络结构能控能观的条件。这是基于F(z)上研究电网络所得到的结论。与传统基于实数域的研究不同,基于F(z)上的研究,所得到的结论只与网络的结构有关,而与元件的取值无关,所以它单独反应了网络的结构性质。 多年来国内外有许多学者对系统(包括电网络)的结构性质的研究提出了多种不同的方法,取得了许多研究成果。但是,他们提出的研究方法常常不能描述更一般的系统。本论文中,作者利用多元有理函数矩阵(亦称为F(z)上矩阵)来描述电网络,研究它的结构能控性、能观性等性质,克服了他们的缺点。在F(z)上研究电网络时,由于网络中所有的元件都是参量并不取值,所以研究中所有的运算都是符号形式的代数运算。对比较复杂的电网络,计算量巨大,人工难以胜任,因此必须开发相应的计算机辅助分析软件。综合起来,本文的研究内容和研究成果,主要包含两个方面,即:a、理论部分的研究和结论:b、开发辅助分析软件。 一、理论研究部分 (1)推导出了F(z)上的状态方程。在F(z)上研究电网络的结构性质时,常常要用到网络的状态方程。本文详细地推导了有源和无源网络地状态方程,尽管最后给出的模型简单,但它的内涵和推导过程复杂。在系统/电网络理论中,它是研究网络结构能控性的一个重要工具。同时,它为辅助软件的开发提供了数学模型。 (2)推导出了F(z)上带激励源的和无激励源的RLC网络输出方程。它是分析网络结构能观性的一个重要条件。文中首先详细推导了带独立源的无源网络的任意两点之间的电压输出数学模型,为辅助分析软件能够分析网络的结构能观性和提供输出方程打下基础。然后,以无激励源的RLC网络的输出方程为基础研究了网络中任意状态的可观测性,得到了相关的结构性质和条件。 (3)对含零模式电网络的能控性进行了初步的探讨。讲一个网络中含零模式结构是说网络状态方程的系数矩阵A有零特征根。在F(z)上研究电网络所取得的一些结论中的前提条件常常要排除掉零模式情况。本文第四章首先研究了含零模式网络的结构特征,然后总结出这些结构特征在网络的状态方程中的体现方式,最后得到这类网络结构能控性的某些结论。以网络图论理论为基础,对网络中“独立”的全电容割集和“独立”的全电感回路的判别方法进行了一定的研究。 二、开发辅助分析软件的部分 文章第五章首先分析了开发辅助分析软件的必要性和紧迫性,然后从软件工程的要求出发,给出了对本软件进行的需求分析和测试规划。需求分析表明了软件的基本功能和基本框架,并通过对比常见的电路分析软件的体现出它的优越性和创新性。软件基本功能中最重要的一个功能就是对电网络的拓扑分析,文章详细说明了网络拓扑分析的各种算法,主要有:判断网络中的非正常连接(比如:元件短路,全独立电压源回路,全独立电流源割集等),判定网络中元件的关联关系(比如:确定网络中的连通图数目、标注节点、确定树支连支等),判断比较特殊的结构(比如:找出网络中的全电容回路、全电感割集、全电容割集和全电感回路等)。 软件测试是软件开发过程的重要组成部分,是在软件投入使用前,对软件需求分析和编码的最终复审,是软件质量保证的关键步骤。作者对软件从用户层、应用层、功能层等层次进行了测试并给出结果。用软件的测试点来说明软件设计中应重点注意的问题。利用软件的有效代码率和系统测试说明软件的规范性和可靠性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP311.52

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 马强;系统若干结构性质研究[D];武汉理工大学;2011年
2 刘官敏;频域F(z)上系统的结构能控性研究与计算机辅助分析[D];武汉理工大学;2010年
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【参考文献】
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1 江鹢,汤丽萍,边信黔,施小成;利用Matlab引擎实现VC和Matlab的混合编程[J];电脑学习;2000年03期
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8 程树良,鲁凯生;在多元有理函数域上建立 RLC 网络的状态方程的计算机分析程序[J];武汉交通科技大学学报;1998年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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2 徐沪萍;F(z)上电网络的数学模型及结构性质研究[D];武汉理工大学;2009年
3 刘官敏;频域F(z)上系统的结构能控性研究与计算机辅助分析[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张科;建立多元有理函数域上RLC电网络状态方程的软件设计[D];武汉理工大学;2004年
2 王宗涛;F(z)域上RLCM有源网络分析及软件开发[D];武汉理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马强;系统若干结构性质研究[D];武汉理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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6 邹欣;基于函数摘要的非法计算故障检测方法的研究[D];北京邮电大学;2011年
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