
【計】 algebraic loop
era; generation; take the place of
【電】 generation
a few; count; enumerate; fate; frequently; list; number; numeral; numeric
reckon; repeatedly; serveral
【計】 crossing number; N
【醫】 number
【經】 number
loop; return circuit
【計】 return circuit
【化】 circuit; loop
【醫】 circuit
在電氣工程與控制系統領域,"代數回路"(Algebraic Loop)指系統中存在一個由代數方程(而非微分方程或差分方程)構成的瞬時反饋閉環路徑。其核心特征在于:回路中所有信號在任意時刻的計算都相互依賴,無法按順序求解,需借助數值疊代或特殊處理才能獲得當前時刻的解。
直接反饋耦合
當兩個模塊的輸出互為輸入且無動态延遲時形成。例如:
數值求解挑戰
需疊代求解非線性方程(如牛頓法),增加計算開銷,并可能引發收斂問題(如發散或振蕩)。
引入延遲單元
在反饋路徑添加單位延遲($z^{-1}$),将代數方程轉化為差分方程,適用于數字控制系統仿真。
模型重構
分解耦合模塊,或增加物理合理的動态特性(如小慣性環節),打破瞬時依賴。
數值工具支持
MATLAB/Simulink 自動檢測代數回路,并提供求解器選項(如信賴域算法);Modelica 語言通過編譯時方程排序優化處理。
Dorf, R. C., & Bishop, R. H. Modern Control Systems (13th ed.). Pearson. 第6章讨論系統建模中的代數約束問題。
MathWorks. Simulink User Guide. "Algebraic Loop Concepts" 章節詳述診斷與求解方法(官方文檔)。
Kielkowski, R. M. Inside SPICE (2nd ed.). McGraw-Hill. 分析理想元件導緻的瞬時依賴現象。
示例:Simulink 中若出現代數回路警告,可通過
Algebraic Loop Solver
配置疊代算法或檢查模型是否存在非物理瞬時反饋路徑。
“代數回路”是系統建模和仿真領域的一個專業術語,通常出現在動态系統方程求解過程中。以下是詳細解釋:
基本定義 代數回路指系統中存在一組代數方程(非微分方程)的變量相互直接依賴,形成無法直接求解的閉環依賴關系。例如:若方程中出現變量x的當前時刻值由變量y的當前值決定,而y又同時由x的當前值決定,就構成代數回路。
典型場景 常見于物理系統建模(如電路、機械系統)和仿真軟件(如Simulink)中。例如電路中兩個電阻直接并聯時,若電壓源與電阻形成即時反饋環路,可能觸發代數回路。
數學表現 這類問題通常需要求解形如 $F(x)=0$ 的隱式代數方程組,而非顯式的 $x=f(t)$。例如: $$ F(x) = x + 2cos(x) - 5 = 0 $$
解決方式
該概念與微分方程中的因果依賴關系形成對比,強調系統變量間的即時數學約束關系,而非隨時間演化的動态關系。
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