如何实施基尔霍夫规则答案

【问题标题】：How to Implement Kirchoff Rules如何实施基尔霍夫规则
【发布时间】：2014-04-29 07:05:54
【问题描述】：

1.电路表示用什么数据结构

用于基尔霍夫规则计算目的
如何区分不同类型的电气元件
如何“识别”它们之间的电线互连

2.如何实现基尔霍夫规则

如何获得电流和电压回路
如何存储和计算基尔霍夫方程

[原始问题文本] 具体来说，程序如何识别串联和并联以及如何区分电池、电阻器、电容器、电感器等。

【问题讨论】：

相当广泛的问题......做了一个重新编辑，所以检查一下我是否没有破坏你想要的意思，你也应该在问题中添加你想要使用什么样的电路（AC，直流、模拟、数字、无源、有源、NF、VF、VVN ...)。

标签： java data-structures simulation evaluation

【解决方案1】：

Java 是一种面向对象的语言。开始考虑如何将系统建模为对象。

您已经有一些候选对象：

电池
电阻器
电容器
电感器

这些将具有输入和输出节点。一个的输出是下一个的输入。

晶体管呢？您将有多个输入。然后怎样呢？这些是非线性的。你如何为这些建模？

您将为每个人建立正确的行为并将它们连接在一起。

您将在此处获得某种瞬态强制功能。输入电流或电压波形。输出是每个节点的电流和电压与时间的关系。

这相当于电气工程师的有限元分析。

这些确实是瞬态 ODE，对吗？你打算如何解决它们？数值积分？

【讨论】：

【解决方案2】：

同意 duffymo 的回答，只是要补充一些东西（我对 C++ 很友好，所以我坚持下去）

先用一些数据来表示组件

    struct pin
     {
     char name[];  // name id for pin ("C","B","E"...

     int part_ix,pin_ix;  // connected to patrs[part_ix].pins[pin_ix]

     double i,u;  // actual: current,voltage
     int direction; // in,out,bidirectional
     };

    struct part
     {
     char name[];  // name id for part ("resistor","diode",...
     pin pins[n];  // n pins of the part (resistor has 2 , transistor has 3, ...) 
     // here add all values you need for simulation like:
     double R,H21E,...
     // or even better do a matrix for it so when you multiply it by input currents and voltages
     // of every pin you get the correct currents and voltages
     double m[n][n+n];
     };

您也可以添加引脚连接列表而不是 part_ix,pin_ix 以节省一些处理时间。

电路
```
part parts[];
```
内部互连的组件的简单动态列表
循环

您必须从电流方程的互连中提取闭路回路，并获取连接电压方程的电流回路的节点。这将引导您进入方程组。节点有超过 2 个连接，并且闭合的电流回路只是连接到自身的序列。看这里：
- https://stackoverflow.com/a/21884021/2521214
部分代码找到闭环是我的答案之一
评估

可以为此使用高斯消除。有问题的是非线性元件，如二极管、晶体管......所以可能您需要添加更多矩阵（近似于更大次数的多项式），然后您需要乘以由(0,1,2,3,...) 供电的所有电流和电压。我认为 ^3 对于大多数组件来说已经足够了，不要忘记一些非线性组件也需要记住它们的状态（或最后的电流、电压、...）。

有时使用符号表达式而不是矩阵方法更好，但为此您需要表达式评估引擎。我经常使用这种方法来调整 CAD/CAM 网格中的几何形状。

【讨论】：