1、建筑建筑CADCAD多媒体课件多媒体课件项目七 绘制楼梯详图 任务一 创建楼梯详图文件 任务二 绘制楼梯剖面图 习题任务一 创建楼梯详图文件 （1）打开“一层平面图.dwg”，文件另存为“楼梯详图.dwg”； （2）保留G、D轴线、标高符号、图框、图名，其他图形全部删除； （3）换图层，将“建筑-墙”设置为当前层。特别提示：特别提示：利用原图形的目的，是利用原来已经设置好的图层、文字样式、标注样式、标高符号、图框、图签等已有内容。任务二任务二 绘制楼梯剖面图绘制楼梯剖面图 （注：一般楼梯在900以上，休息平台1200以上，1200以上的要两边都要有扶手，家居的楼梯800到1200就可以了。踏步
2、宽度正常时350MM，最少得250，踏步高度一般在150，最高最好不要超过170，一般因为住宅的空间不够才会太高踏步的高度的。楼梯扶手高度9001100,不能低于900。）1、绘制轴线、墙体和平台使用直线（L）和偏移（O）命令绘制楼梯间墙线、墙线均向中间偏移120；使用直线（L）和偏移（O）命令绘制楼板，楼板厚120。2、开窗洞、门洞，绘制窗户使用直线（L）和偏移（O）修剪（TR）等命令按尺寸在右侧墙体上开窗洞、门洞，绘制窗户；3、绘制楼梯梁使用直线（L）修剪（TR）、偏移（O）、复制（CO）、延伸（EX）命令完成楼梯梁剖面，梁上表面与平台平齐，梁高度为240；4、绘制楼梯踏步使用直线（L）修
3、剪（TR）、偏移（O）、复制（CO）、延伸（EX）命令完成楼梯基本框架，踏步宽度为250，踏步高度为160；使用直线（L）修剪（TR）、偏移（O）、复制（CO）、延伸（EX）命令完成楼梯扶手，沿首末两级踏步中心线开始绘制，扶手高度900；使用直线（L）修剪（TR）、偏移（O）、复制（CO）、延伸（EX）命令完成楼梯地板的绘制；使用镜像（MI）绘制远端楼梯。5、绘制其他辅助线段使用直线（L）修剪（TR）、偏移（O）、复制（CO）、延伸（EX）命令完成辅助线等。6、标注设置标注样式，对楼梯进行标注。习题项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 任务一任务一 安装安装AutoCAD软
4、件软件 任务二任务二 AutoCAD基本操基本操 任务三任务三 设置绘图环境设置绘图环境项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.1.1 了解了解AutoCAD绘图软件绘图软件 CAD（Computer Aided Design）的含）的含义是指计算机辅助设计，是计算机技术的义是指计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用领域。一个重要的应用领域。AutoCAD则是美国则是美国Autodesk企业开发的一个交互式绘图软件，企业开发的一个交互式绘图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、管理、打用户可以使
5、用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。计图形。项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.1.2 掌握掌握AutoCAD安装方法安装方法 安装过程安装过程 1）执行安装程序 图1.1 启动安装文件项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 2）署许可协议项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 3）输入序列号和用户信息项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 4）选择安装类型项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 5）指定安装目录项目一项目一 A
6、utoCAD基本知识与操作基本知识与操作 6）系统安装项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 7）结束安装项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.1.3 各种鼠标光标形状及含义各种鼠标光标形状及含义表1-1 各种鼠标光标形状及含义正常选择调整垂直大小正常绘图状态调整水平大小输入状态调整左上-右下符 号选择目标调整右上-左下符号等待符号任意移动应用程序启动符号帮助跳转符号视图动态缩放符号插入文本符号视图窗口缩放帮助符号调整命令窗口大小视图平移符号项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 任务二任务二 AutoCAD基本操基本操 1.2.1
7、认识认识CAD工作界面工作界面 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 1.2.3 命令操作中辅助工具的使用技巧命令操作中辅助工具的使用技巧 1.2.4辅助绘图功能的显示设置辅助绘图功能的显示设置 1.2.5 工具栏的调用工具栏的调用 1.2.6视窗的缩放与平移视窗的缩放与平移项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.1 认识认识CAD工作界面工作界面项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 1 创建新文件创建新文件在在AutoCAD2006中创建新图有中创建新图有3种途径：种途径： 下拉菜单下拉菜
8、单File New命令。命令。单击单击Standard工具栏中的工具栏中的New按钮。按钮。在在Command：提示下输入：提示下输入New并回车。并回车。 执行执行New命令后，弹出对话框命令后，弹出对话框 ，该对话框列出了，该对话框列出了所有可供使用的样板，供用户单击选择。用户所有可供使用的样板，供用户单击选择。用户可以利用样板创建新图形。可以利用样板创建新图形。 项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 1 创建新文件创建新文件重要提示：此时新建的文件，并不能满足我国制图标准，因为CAD软件是国外引进软件，样本文件采用的图框
9、都是国外标准图框，并不适合我国制图标准，因此不宜采用此方法新建文件。建议新文件创建的方法：直接打开CAD程序，点击保存，命名为所需要新文件名称。项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 1 创建新文件创建新文件 2)、项目实例 （1） 项目要求：建立新文件，此文件为某教学楼一层平面图（建施） （2）操作步骤： a.打开CAD程序 b.鼠标点击菜单【文件】【保存】，出现“图形另存为”对话框，见图1.25所示项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作图1.25 创建新文件对话框1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管
10、理1 创建新文件创建新文件项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 1、创建新文件、创建新文件 c.修改文件路径，保存于“D”盘（或“E”、“F”等） d.建立新文件夹“某教学楼建筑施工图”，并打开新文件夹 e.修改文件名称，命名为“一层平面图”，见图如图1.25所示 f.点击右下角“保存”，新文件创建成功项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 2 打开图形文件打开图形文件 1）命令调用）命令调用 用户可使用用户可使用“open”命令在命令在AutoCAD中打中打开
11、已有的图形文件，该命令的调用方式为：开已有的图形文件，该命令的调用方式为： 工具栏：工具栏：“”“” 菜单：菜单：【文件文件】【打开打开】 命令行：命令行：Open项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 2 打开图形文件打开图形文件 2)、项目实例 (1）项目要求：将新建的某教学楼“一层平面图”打开 (2）操作步骤 a.鼠标点击菜单【文件】【打开】，出现对话框 b.搜索文件路径，打开于“D”盘（或“E”、“F”等） c.打开文件夹“某教学楼建筑施工图” d.双击文件 “一层平面图”，如图1.26所示项目一项目一 AutoCAD基
12、本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 2 打开打开 图形图形 文件文件图1.26 “选择文件”对话框项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 3 保存图形文件保存图形文件 1)、命令调用对于新建图形或修改后的图形，用户可将其保存在磁盘中。该命令的调用方式为： 工具栏：“” 菜单：【文件】【保存】 命令行：qsave或者save项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 3 保存图形文件保存图形文件 2）、项目实例）、项目实例 （1）
13、项目要求：将绘制一部分的某教学楼）项目要求：将绘制一部分的某教学楼“一层平面图一层平面图”图形保存图形保存 （2）操作步骤）操作步骤 a.鼠标点击菜单鼠标点击菜单【文件文件】【保存保存】； b.当文件已经命名为当文件已经命名为“一层平面图一层平面图”时，屏幕图形界面无时，屏幕图形界面无任何变化，但文件保存程序已运行，文件已经保存；任何变化，但文件保存程序已运行，文件已经保存； c.当文件未命名为当文件未命名为“一层平面图一层平面图”时，将出现图时，将出现图1.27所示所示对话框，此时，可参考本章对话框，此时，可参考本章2.2.1中项目实例，将文件保中项目实例，将文件保存为存为“一层平面图一层平
14、面图”。项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.2 CAD图形文件的管理图形文件的管理 3 保存图形文件保存图形文件图1.27 “图形另存为”对话框项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.3 命令操作中辅助工具的使用技巧命令操作中辅助工具的使用技巧 1 辅助工具的设置辅助工具的设置 第一种：菜单调用第一种：菜单调用 选择菜单选择菜单【工具工具】【草图设置草图设置】，弹出，弹出“草图设置草图设置”对话框，并选择对话框，并选择“Snap and Grid（捕捉和栅格）（捕捉和栅格）”选项卡，如图选项卡，如图1.29所示。所示。项目一项目一 Aut
15、oCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.3 命令操作中辅助工具的使用技巧命令操作中辅助工具的使用技巧图1.29 “草图设置”对话框项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.3 命令操作中辅助工具的使用技巧命令操作中辅助工具的使用技巧 2 对象捕捉对象捕捉 第二种：在状态栏正交、对象捕捉等处，第二种：在状态栏正交、对象捕捉等处，点击鼠标右键，弹出点击鼠标右键，弹出“设置设置”，单击设置，单击设置，即弹出图即弹出图1.29所示对话框。所示对话框。 分别选中分别选中“启用捕捉启用捕捉”和和“启用栅格启用栅格”开开关，打开捕捉和栅格模式，并按图关，打开捕捉和栅格模式，并按
16、图1.30所所示内容进行设置，然后按键确认。示内容进行设置，然后按键确认。项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.3 命令操作中辅助工具的使用技巧命令操作中辅助工具的使用技巧 1 “草图草图”设置设置图1.30 “对象捕捉”对话框项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 菜单调入：【工具】【草图设置】，出现“草图设置”对话框，见图1.43所示，点击左下角按钮，出现“选项” 对话框，见图1.44所示。 或者【工具】【选项】，出现“选项” 对话框，见图1.44所示。ajk = 1 有向支路有向支路 k 背离背离 j 节点。节点。 - -1 有向支路有向支路
17、 k指向指向 j 节点。节点。 0 有向支路有向支路 k 与与 j 节点节点无关。无关。1.关联矩阵：关联矩阵： Aa=ajkn b节点数节点数 支路数支路数 643521Aa=1234 1 2 3 4 5 6 支支节节 1 0 0 - -1 0 1 - -1 - -1 1 0 0 0 0 1 0 0 - -1 - -1 0 0 -1 1 1 0设为参考节点，划去设为参考节点，划去第第4行。行。 - -1 - -1 1 0 0 0A=123 1 2 3 4 5 6 支支节节 1 0 0 - -1 0 1 0 1 0 0 - -1 - -1称称A为降阶关联矩阵为降阶关联矩阵 (n-1) b ，表
18、征独立节点与支路的关联表征独立节点与支路的关联性质。也性质。也称关联矩阵。称关联矩阵。各行不独立。各行不独立。 一、关联矩阵、割集矩阵和回路矩阵的定义一、关联矩阵、割集矩阵和回路矩阵的定义2. 割集矩阵割集矩阵1 支路支路k与割集与割集j方向一致。方向一致。 - -1 支路支路k与割集与割集j方向相反。方向相反。 0 支路支路k 不在割集不在割集 j 中。中。 qjk =12345678(a)Q1 Q2Q3 Q4Q = qjkn-1 b基本割集数基本割集数 支路数支路数 (1,2,3)，(1,4,5)，(2,6,8)，(5,7,8)是该图的一组是该图的一组独立割集，独立割集，流出流出闭合面方向
19、为割闭合面方向为割集方向。集方向。 Q1Q2Q3Q414283576 - - - - - -= =11010000101000100001100100000111Q 支路支路 割集割集 (2)支路排列顺序为先树支后连支。支路排列顺序为先树支后连支。 约定约定: (1)割集方向与树支方向相同。割集方向与树支方向相同。12345678(b)Q1 Q2Q4Q3基本割集矩阵基本割集矩阵Qf选选 2 、 4、5、8为树支，连支为为树支，连支为1、3、6 、7。 Q1Q2Q3Q428475163-=01111000111101001110001000110001fQ支路支路 割集割集 = 1 Ql EtQ
20、l3. 回路矩阵回路矩阵B = bjk l b基本回路数基本回路数 支路数支路数 1 支路支路k与回路与回路j关联，方向一致。关联，方向一致。 - -1 支路支路k 与回路与回路j关联，方向相反。关联，方向相反。 0 支路支路k 不在回路不在回路 j中。中。 bjk=(a)12345678l2l3 l4l1-=11100000001001100101100000001101B14283576l1l2l3l4支路支路 回路回路 12345678 (2) 支路排列顺序为先连支后树支。支路排列顺序为先连支后树支。 约定约定: (1) 回路电流的参考方向取连支电流方向。回路电流的参考方向取连支电流方向
21、。 基本回路矩阵基本回路矩阵Bf选选 2 、 4、5、8为树支，连支为为树支，连支为1、3、6 、7。 -=01101000111001001111001011010001fB17386254b1b3b6b7支路支路 回路回路 = 1 Bt ElBt1.用矩阵用矩阵A描述的基尔霍夫定律的矩阵形式描述的基尔霍夫定律的矩阵形式(1)KCL的矩阵形式的矩阵形式以节点为参考节点以节点为参考节点Aib = 1 1 1 0 0 0 0 0 0 - -1 1 1 0 0 0 0 0 0 - -1 - -1 1n-1个独立个独立方程方程矩阵形式的矩阵形式的KCL:Aib = 0二、用矩阵二、用矩阵A、Q、B表
22、示的基尔霍夫定律的矩阵形式表示的基尔霍夫定律的矩阵形式1234567(2) KVL的矩阵形式的矩阵形式矩阵形式矩阵形式 -=n3n2n1nT100100110010011001001uuuuA=-=n3n3n3n2n2n2n1n2n1uuuuuuuuu矩阵形式的矩阵形式的KCL：07655435421=-=iiiiiiiiii矩阵形式的矩阵形式的KCL：Qf ib =0 (1)KCL的矩阵形式的矩阵形式取（取（2，3，6）为树，）为树， 1234567Q2Q1 Q3-=7654321bf111000000111000011011iiiiiiiiQ2.用用矩阵矩阵Qf 描述的基尔霍夫定律的矩阵形
23、式描述的基尔霍夫定律的矩阵形式 电路中的（电路中的（n-1）个树支电压可用（）个树支电压可用（n-1）阶列向量）阶列向量表示，即表示，即T1)t(t2t1t.-=nuuuutTfbuQu=(2) KVL的的矩阵形式矩阵形式， ， ， ， bt3t3t3t2t1t2t1t2t1t1t3t2t17654321tTf100100111011010001001uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuQ=-=-=l个独立个独立KVL方程方程矩阵形式的矩阵形式的KVL：Bf ub= 03. 用矩阵用矩阵Bf表示的基尔霍夫定律的矩阵形式表示的基尔霍夫定律的矩阵形式12345670110000001101
24、1000011100000011766532432217654321bf=-=-=uuuuuuuuuuuuuuuuuuuB(1) KVL的的矩阵形式矩阵形式(2)KCL的的矩阵形式矩阵形式独立回路电流独立回路电流1234567b44332323211432176543211000110001000010011001110001iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiilllllllllllllll=-=-=li矩阵形式的矩阵形式的KCL：ib=Bf TilQ Qi = = 0 QTut = = u 小结：小结： ul = = - - Btut A B Ai = = 0 BTil = = i
25、 KCL KVL ATun = = u Bu = = 0 13-1电路的有向图如图所示，电路的有向图如图所示，(1)节点为参考写出节点为参考写出其关联矩阵其关联矩阵A，(2)以实线为树枝，虚线为连支，写以实线为树枝，虚线为连支，写出其单连支回路矩阵出其单连支回路矩阵Bf (3)写出单树支割集矩阵写出单树支割集矩阵Qf。123456789(1)以节点为参考节点，以节点为参考节点，其余其余4个节点为独立节点个节点为独立节点的关联矩阵的关联矩阵A为为(2)以实线以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线为树枝，虚线(5,6,7,8,9)为连支，其为连支，其单连支回路矩阵单连支回路矩阵Bf为为1234567
26、89(3)以实线以实线(1,2,3,4)为树枝，虚线为树枝，虚线(5,6,7,8,9)为连支，其为连支，其单树支割集矩阵单树支割集矩阵Qf为为1234567891.对于一个含有对于一个含有n个节点个节点b条支路的条支路的电路，关联矩阵电路，关联矩阵反映了什么关联反映了什么关联性质？性质？ 2.对于一个含有对于一个含有n个节点个节点b条支路的电路，回路矩条支路的电路，回路矩阵反映了什么关联性质？阵反映了什么关联性质？ 3.对于一个含对于一个含有有n个节点个节点b条条支路的电路，支路的电路，割集矩阵反映割集矩阵反映了什么关联性了什么关联性质质？ 4.对于一个含有对于一个含有n个节个节点点b条支路的
27、电路，用条支路的电路，用矩阵矩阵A、Qf、Bf表示的表示的基尔霍夫定律的矩阵形基尔霍夫定律的矩阵形式分别是什么？式分别是什么？13.3 回路电流方程的矩阵形式回路电流方程的矩阵形式 kUSkUkIekI - -Zk - -kIS一、复合支路一、复合支路 第第k条支路条支路 , kkUI 第第k条支路的阻抗，只能是单一的电阻、电感条支路的阻抗，只能是单一的电阻、电感 或电容，不允许是它们的组合。或电容，不允许是它们的组合。阻抗上电压、阻抗上电压、 电流的参考方向与支路方向相同电流的参考方向与支路方向相同。 kZSkU独立电压源，其独立电压源，其参考方向和支路方向相反参考方向和支路方向相反。 Sk
28、I独立电流源，其独立电流源，其参考方向和支路方向相反参考方向和支路方向相反。 , kkUI支路电压、支路电流，取关联参考方向。支路电压、支路电流，取关联参考方向。 1.电路中不含互感和受控源的情况电路中不含互感和受控源的情况(相量法相量法) SS()kkkkkUZ IIU= = - -111S1S1SSSS00000000000000000000kkkkkbbbbbZUIIUZUIIUZUIIU = =- - 按定义写开按定义写开 kUSkUkIekI - -Zk - -kIS二、支路方程的矩阵形式二、支路方程的矩阵形式 2.电路中含有互感的情况电路中含有互感的情况 设第设第k条、条、j条支路
29、有耦合关系，编号时把它们相邻的编在条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的编在一起（设两个电流都为一起（设两个电流都为流入同名端流入同名端）：）： eeSSSSeeSSSSj()j()jj()()kkkkjjkkkkkjjjkjjkkjjjjkkkjjjjUZ IM IUZIIMIIUUM IZ IUMIIZ IIU= = - -= = - -= = - -= = - - ()()()-11e1S111S1S122e2S222S2S2eSSSbbbbbbbbUZ IUZIIUUZ IUZIIUUZ IUZIIU=-=-=-=-=-=- 其余支路电压、电流的关系为：其余支路电压、电流的关系为： =1
30、11S1S1222S2S2SSS0000000000j000j00000kkjkkkkjjjjjbbbbZUIIUZUIIUZMUIIMZUIIZUII - SSSkjbUUUSS()UZ IIU= = - - 故回路电流方程不变，只是阻抗阵故回路电流方程不变，只是阻抗阵Z不再为对角阵，不再为对角阵， 其非对角线元素的其非对角线元素的第第k行、第行、第j列列和和第第j行、第行、第k列列的两个元的两个元 素是两条支路的互阻抗。互阻抗前的素是两条支路的互阻抗。互阻抗前的“” ，电流流入同电流流入同名名 端的对应取端的对应取“ ”，反之取，反之取“”。 仍可统一写为仍可统一写为 3.电路中含有受控源
31、的情况电路中含有受控源的情况 deS()kkjjkjjjUr IrII=SdS()kkkkkkUZIIUU=-=-而而 这时含有受控源的支路阻抗这时含有受控源的支路阻抗 Z 为非对角阵，非对角线为非对角阵，非对角线上的元素是与受控电压源的控制系数有关的元素。因支路方上的元素是与受控电压源的控制系数有关的元素。因支路方程的右端加上受控电压源，故支路阻抗阵变为：程的右端加上受控电压源，故支路阻抗阵变为： kU ISkSkUkIekI - -Zk+ dkU=12kkjbZZZZrZk j 取回路电流（连支电流）为未知变量。取回路电流（连支电流）为未知变量。 0 =-=SkSkkkkkUBIBZIBZ
32、UBSkkSklkIBZUBIBBZ-=T SkSkkkkUIIZU-=)(回路方程矩阵形式回路方程矩阵形式 支路电压与支路电流的关系支路电压与支路电流的关系 代入上面方程，整理后得代入上面方程，整理后得 SkU. Zk+- -kU. kI. SkI. ekI. +- -lSllUIZ= 回路矩阵方程回路矩阵方程（回路电压源相量）（回路电压源相量）Zl（回路阻抗阵）（回路阻抗阵）三、回路电流方程的矩阵形式三、回路电流方程的矩阵形式 13.2列出图示电路矩阵形式回路电流方程的频域表达式。列出图示电路矩阵形式回路电流方程的频域表达式。 124356+- -U2Z3Z6 IS6+- -Z2Z5Z1+
33、- - U2US1TS6S00000II-=-=111000001101000011fB-=652321000000000000000000000000000000ZZZZZZZ 画出有向图，给支路编号，选树画出有向图，给支路编号，选树(1,4,6)。TS1S00000UU-= =6523121121Tff000ZZZZZZZZZZZBBZlTS66S1S1SSSIZUUIBZUBUl-=-=-=S66S1S15326523121121000IZUUIIIZZZZZZZZZZSlU计算计算Zl 和和 。矩阵形式回路电流方程的频域表达式为矩阵形式回路电流方程的频域表达式为13-3列出图示电路矩阵
34、形式回路电流方程的复频域列出图示电路矩阵形式回路电流方程的复频域表达式。表达式。R1C2L3L5uS4uS5* *M12435 画出有向图，给支路编号，选树画出有向图，给支路编号，选树(1,4)。 TS5S4)()(000(s)sUsUU-=0)(=sI-=110000110100011fB-=532100000000000000100000)(sLsMsMsLsCRsZ 计算计算Z(s)UlS(s)。-=5311121Tff001)()(sLsMsMsLRRRsCRBsZBsZlTS5S4S4fS)()()(0)()(sUsUsUsUBsUl-=-=-)()()(0)()()(001S5S4
35、S45325311121sUsUsUsIsIsIsLsMsMsLRRRsCR矩阵形式回路电流方程的复频域表达式为矩阵形式回路电流方程的复频域表达式为小结小结列写回路电流方程矩阵形式的步骤如下：列写回路电流方程矩阵形式的步骤如下：(1)画有向图，给支路编号，选树。画有向图，给支路编号，选树。(2)写出支路阻抗矩阵写出支路阻抗矩阵Z(s)和回路矩阵和回路矩阵Bf。按标准。按标准 复合支路的规定写出支路电压列向量复合支路的规定写出支路电压列向量)()()(sUsIsZlSll=(4)写出矩阵形式回路电流方程的复频域表达式写出矩阵形式回路电流方程的复频域表达式SlllUIZ=或或TlBZBZ =(3)
36、求出回路阻抗矩阵求出回路阻抗矩阵。 1.什么是复什么是复合支路？合支路？ 2.矩阵形式回路电矩阵形式回路电流方程的列写中，流方程的列写中，若电路中含有无伴若电路中含有无伴电流源，将会有何电流源，将会有何问题？问题？ 13.4 节节点电压方程的矩阵形式点电压方程的矩阵形式一一、复合支路复合支路ekI 元件电流元件电流 支路电流支路电流 kI 受控电流受控电流 dkI 支路的复导纳（阻抗）支路的复导纳（阻抗） )(kkZY 支路电压支路电压 kUSkU 独立电压源独立电压源 SkI 独立电流源独立电流源 按复合支路的规定，电路中不允许有受控电压源，也不允许按复合支路的规定，电路中不允许有受控电压源
37、，也不允许存在存在“纯电压源支路纯电压源支路”。 复合支路规定了一条支路可以最多包含的元件数，可以缺少复合支路规定了一条支路可以最多包含的元件数，可以缺少某些元件，但不能缺少阻抗。某些元件，但不能缺少阻抗。 dkISk .UZk (Yk)+- -k .Uk .ISk .Iek .I+- -二、支路方程的矩阵形式二、支路方程的矩阵形式 分三种不同情况进行分析。分三种不同情况进行分析。 1.电路中电路中不含互感和受控源不含互感和受控源skskkkkkIUYUYI - - = =skkskkkUZIIU - - = =)(Sk .U Zk (Yk)+- -k .ISk .Iek .I+- -kU支路
38、阻抗阵、支路导纳阵为支路阻抗阵、支路导纳阵为 bb 矩阵矩阵： 111S1S1SSSS00000000000000000000kkkkkbbbbbYIUUIYIUUIYIUUI = =- - 按定义列写按定义列写T12T12TSS1S2STSS1S2S.bbbbUUUUIIIIUUUUIIII= = = = =其其中中支支路路电电压压列列向向量量 支支路路电电流流列列向向量量 支支路路电电压压源源 支支路路电电流流源源 2.具有互感情况下的节点电压分析具有互感情况下的节点电压分析 设第设第k条、条、j条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的条支路有耦合关系，编号时把它们相邻的编在一起（设两个电流都
39、为编在一起（设两个电流都为流入同名端流入同名端）。）。 jkjjkkLMYk MkjjL- -= = - - jjjjkkjjkjkjkjZ LMML= = 2j ()()kjkjjkL LM MM =- =-= = 则则 eekkkI=Y U3.具有受控电流源的节点分析具有受控电流源的节点分析 edSedSkkkkkkkkIIII Y UII=-=-=-=-kU+- -kISkUdkISkI)(kkZYekUekI对第对第k条支路有条支路有 SdS()kkkkkY UUII=-=-(1)VCCS时时 ： dS()kkjjjIgUU= = (2)CCCS时时 ： dS()kkjjjjI Y U
40、U= = 考虑考虑b条支路条支路 31 245Ut1(s) Ut2(s) Ut3(s) iS2R2R1L4L3C5iS1则割集电压方程的矩阵形式为：则割集电压方程的矩阵形式为： 5514441S12S2424435544341111( )( )1111( )( )( )01111tttsCsCRsLsLsLUsIsUsIssLRsLsLUssCsCsLsLsLsL - - - - - -= = - - 由此可得：由此可得： (1)两个割集互电导中的公共支路若同时与两个割集同两个割集互电导中的公共支路若同时与两个割集同(或反或反)方向，该支路电导取正号，反之取负号。方向，该支路电导取正号，反之取
41、负号。 因为每一树支只能出现在本割集中，所以割集互导不因为每一树支只能出现在本割集中，所以割集互导不可能包含树支，全部由连支构成。任一连支若是某两单树可能包含树支，全部由连支构成。任一连支若是某两单树支割集的共有支路，则该两树支必包含在这个连支的单连支割集的共有支路，则该两树支必包含在这个连支的单连支回路中，则：支回路中，则： 当沿着树绕行，两个树支方向相同时其割当沿着树绕行，两个树支方向相同时其割集互导为正，反之为负集互导为正，反之为负。 (2)当电压源正极性对着该割集方向时取正号，反之取当电压源正极性对着该割集方向时取正号，反之取负号。负号。 1.列写割集电压方程列写割集电压方程的矩阵形式
42、的步骤是的矩阵形式的步骤是什么？什么？ 2.节点电压方程和节点电压方程和割集电压方程有何割集电压方程有何区别和联系？区别和联系？13.6 状态方程状态方程一、状态和状态变量一、状态和状态变量1.状态状态:电路在任何时刻所必需的最少信息电路在任何时刻所必需的最少信息,它们和自该它们和自该时刻以后的输入时刻以后的输入(激励激励)足以确定该电路的性状。足以确定该电路的性状。2.状态变量状态变量:描述电路的一组最少数目独立变量描述电路的一组最少数目独立变量,如果某如果某一时刻这组变量已知，且自此时刻以后电路的输入亦一时刻这组变量已知，且自此时刻以后电路的输入亦已知，则可以确定此时刻以后任何时刻电路的响
43、应。已知，则可以确定此时刻以后任何时刻电路的响应。 选定系统中一组选定系统中一组最少数量最少数量的变量的变量X = = x1，x2，xnT ,如果当如果当t = = t0 时这组变量时这组变量X(t0)和和t t0 后的输入后的输入e(t)为已知为已知,就可以确定就可以确定 t0 及及 t0 以后任何时刻系统的响应。以后任何时刻系统的响应。 二、状态方程二、状态方程 用状态变量和激励所描述的电路的一阶微分方程组。用状态变量和激励所描述的电路的一阶微分方程组。特点：特点：1. 联立一阶微分方程组；联立一阶微分方程组；2. 左端为状态变量的一阶导数；左端为状态变量的一阶导数；3. 右端仅含状态变量
44、和输入量；右端仅含状态变量和输入量；x=x1 x2 xnT T12nxx xx= = 式中式中: : 一般形式一般形式: : n nn mn 1m 1RuLCuS(t)+-uCiLiCuR+-+-+-LiR选选uC , iL 为状态变量，为状态变量，RuituCiCLCC- -= = =ddCLLututiLu- -= = =)(ddS列微分方程。列微分方程。整理得整理得LCCiCuRCtu11dd - -= =)(11ddStuLuLtiCL - -= =状态方程状态方程三、状态方程的列写三、状态方程的列写 1. .直观法直观法 13-6电路图如图所示，选电路图如图所示，选uC，iL为状态变
45、量，列写状态方程。为状态变量，列写状态方程。 矩阵形式矩阵形式)(100111ddddStuLiuLCRCtituLCLC - - -= = RuLCuS(t)+-uCiLiCuR+-+-+-LiR(4)把状态方程整理成标准形式。把状态方程整理成标准形式。对于简单的网络，用直观法比较容易，列写状态方程的步骤为：对于简单的网络，用直观法比较容易，列写状态方程的步骤为：(1) 选择独立的电容电压和电感电流作为状态变量；选择独立的电容电压和电感电流作为状态变量；(2) 对只接有一个电容的节点列写对只接有一个电容的节点列写KCL方程；对只包含一个电感方程；对只包含一个电感 的回路列的回路列KVL方程；
46、方程；(3)列写其他必要的方程，消去方程中的非状态变量；列写其他必要的方程，消去方程中的非状态变量；直观编写法的缺点：直观编写法的缺点： 1)编写方程不系统，不利于计算机计算。编写方程不系统，不利于计算机计算。 2)对复杂网络的非状态变量的消除很麻烦。对复杂网络的非状态变量的消除很麻烦。 步骤：步骤： (1)选择一个树，也称为特有树，它包含电容和电压源，选择一个树，也称为特有树，它包含电容和电压源， 而不包含电容和电流源。而不包含电容和电流源。 (2)对包含电容的单树支割集列写对包含电容的单树支割集列写KCL方程。方程。 (3)对包含电感的单连支割集列写对包含电感的单连支割集列写KVL方程。方
47、程。 (4)列写其他必要的方程，消去非状态变量。列写其他必要的方程，消去非状态变量。 (5)整理并写出矩阵形式。整理并写出矩阵形式。2.系统法：对于比较复杂的电路，仅靠观察法列写状态系统法：对于比较复杂的电路，仅靠观察法列写状态方程有时是很困难的，有必要寻求一种系统的编写方程有时是很困难的，有必要寻求一种系统的编写方法。简单的说，系统编写法就是寻求一个适当的树，方法。简单的说，系统编写法就是寻求一个适当的树，使其包含全部电容而不包含电感。对含电容的单树支割使其包含全部电容而不包含电感。对含电容的单树支割集用集用KCL可列写一组含有可列写一组含有的方程。对于含电感的的方程。对于含电感的用用KVL
48、可列写出一组含有可列写出一组含有的方程。的方程。这些方程中含有一个导数项，若再加上其他约束方程，这些方程中含有一个导数项，若再加上其他约束方程，便可求得标准状态方程。便可求得标准状态方程。dtduCdtdiL单连支回路运单连支回路运13.7 列写如下图所示电路的状态方程。列写如下图所示电路的状态方程。+_1F+_+_uSiSuiLiC1 1 0dd1S=-iiituLC01S=-Liiu0dd1S=-uuutiCL01S=-Cuui对图示的两个树支，按基本割集列写对图示的两个树支，按基本割集列写KCL方程方程 对图示的两个连支，按基本回路列对图示的两个连支，按基本回路列KVL方程方程-=-=S
49、SSSddddiuiuLutiiuiuCituLCLLLCCC-=SS11111111ddddiuiutituLCLC整理得整理得矩阵形式状态方程为矩阵形式状态方程为 1.状态方程系统列写状态方程系统列写法的步骤是什么？法的步骤是什么？ 2.如何选取特有树？如何选取特有树？13.7 应用实例应用实例计算机辅助电路分析计算机辅助电路分析 电路的矩阵表示电路的矩阵表示 用计算机程序分析电路时，应根据电路图写出这些电路数据，用计算机程序分析电路时，应根据电路图写出这些电路数据，在程序运行时，从键盘将这些数据输入计算机，或者将这些数据在程序运行时，从键盘将这些数据输入计算机，或者将这些数据先存入到某个
50、数据文件先存入到某个数据文件( (例如例如D.DAT) )中，让计算机从这个文件中中，让计算机从这个文件中自动读入这些数据。自动读入这些数据。项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作图1.44“选项”对话框 项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 2 “选择选择”设置设置图1.45选项”对话框中的“选择”分支对话框项目一项目一 AutoCAD基本知识与操作基本知识与操作 1.2.5 工具栏的调用工具栏的调用 在其他任意工具栏空白处点击鼠标右键，在其他任意工具栏空白处点击鼠标右键，见图见图1.46所示所示 图1.46 工具栏调用项目一项目一 AutoCAD基本知
