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¿Hay alguna teoría abstracta de las redes eléctricas?

El diseño de las redes eléctricas es uno de los altamente matemático disciplinas de la ingeniería, que utiliza un vasto ámbito de aplicación de técnicas de análisis de Fourier y compleja teoría de la función, la lógica, la combinatoria y la topología. Pero, al menos para mí, con mi menor conocimiento de ingeniería eléctrica, parece que al final del día, lo que es físicamente construido a partir de estas teorías-quiero decir, en un fabricante de laboratorio -, es siempre un número finito de gráficos con nodos etiquetados con "funciones simples", de manera que todo esto es de nuevo una función, con las características deseadas. Pero, desde un punto de vista matemático, es la costumbre de investigar tales estructurado de funciones, en una categoría de contexto y explotar el lenguaje y el poder de la categoría de la teoría, muy similar a lo que los programadores hacer.

Aquí, no me atrevo a más estas ideas vagas y pose mi pregunta:

¿Qué es el derecho y fructífera matemática de la fundación para la teoría de redes eléctricas? Es allí cualquier puramente axiomático aproximación al tema, accesible a un entusiasta de las matemáticas con menores de fondo en ingeniería eléctrica.

Muchas Gracias.

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Navid Puntos 21

La teoría de los circuitos eléctricos se compone de varios sub-teorías. Predominante de las disciplinas matemáticas que surgen en el estudio de los circuitos eléctricos son de álgebra lineal, ecuaciones diferenciales, análisis funcional (transformada de Fourier, la transformada de Laplace) y la teoría de grafos. Un circuito es un sistema físico que implementa una función matemática. Así, un circuito puede ser extraída de su física en su comportamiento matemático y uno puede elegir para el estudio de este último. A continuación, el comportamiento matemático es capturado por lo que se conoce como un "sistema", del que existen diferentes maneras de definir matemáticamente. Algunos autores comienzan por la definición de "espacio de entrada" y el "espacio de salida" y, a continuación, un sistema es un tipo particular de "morfismos entre esos dos espacios. Otro enfoque abstracto es definir de entrada y salida de los espacios y, a continuación, tomar un sistema para ser un subconjunto del producto cartesiano de la entrada y salida del espacio, es decir, el conjunto de todos los de entrada-salida de la señal de pares que pueden ocurrir en el sistema. Esto se conoce como el método de comportamiento. Otro enfoque es el enfoque algebraico. Como un ejemplo, Rudolf Kalman, el gigante de los sistemas matemáticos de la teoría, hace unos 50 años, escribió un artículo diciendo que un sistema lineal es en realidad un módulo más de un director ideal de dominio. Esto abrió el camino para algebraicas teoría de sistemas y si te gusta categorías, usted encontrará muchas cosas interesantes allí. Pero si usted desea hacer un inicio, en el libro de texto de nivel, te recomiendo un buen libro sobre Señales y Sistemas (por ejemplo, Oppenheim) o en la Teoría de Control por ejemplo, William Brogan "la Moderna Teoría de Control". Advertencia: cuanto más lejos vayas por este camino, el menos relevante de su estudio será con el actual diseño de circuitos y análisis de las prácticas utilizadas en la industria. Esto es debido a que hay una enorme distancia a cubrir de tener una significativa y útil la teoría a la realidad, el uso de esta teoría y la modificación a nivel local con el fin de obtener algo que realmente funciona. Permítanme darles un ejemplo sencillo: sólo hay un sistema de modelo del BJT (transistor y un par más equivalente), pero hay cientos de diferentes tipos de transistores BJT, muy diferentes el uno del otro. Estas diferencias no son capturados en el sistema de nivel de teoría, pero que son cruciales para la implementación.

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user45874 Puntos 6

Juan Báez ha escrito un poco sobre las matemáticas de la teoría de circuitos y las redes en general, en una categoría de marco.

http://ncatlab.org/johnbaez/show/Circuit+teoría+I

http://math.ucr.edu/home/baez/networks/

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Halfgaar Puntos 2866

El fundamento matemático de las redes eléctricas/circuitos eléctricos es principalmente basada en sistemas dinámicos teoría. Puede ser un poco de una decepción, pero los modelos de los circuitos eléctricos, etc. no son lo suficientemente único que demanda de una nueva novela de campo de las matemáticas. De hecho, el comportamiento de la mayoría de los sistemas se puede describir utilizando las mismas técnicas matemáticas de estudiar masa-resorte-amortiguador de sistemas, o similares.

Usted no va a encontrar una axiomática de la fundación de cualquier disciplina de la ingeniería. Esto está arraigado en la naturaleza de la física-no hay axiomas fundamentales que hemos encontrado en el mundo físico. Hay fenómenos que no podemos explicar, pero que no es la misma cosa como una axiomática de la construcción.

Por supuesto, cualquier modelo matemático se basa en un conjunto de axiomas de las matemáticas (las leyes de la aritmética, el axioma de elección, etc.), pero en el estudio avanzado de estos modelos, uno de ellos muy rara vez se recurre a las puramente axiomático argumentos. Esto es debido a que estos campos son deliberadamente construidas para extender los axiomas de las matemáticas más complejas de las pruebas relacionadas con las propiedades y estructuras de las construcciones matemáticas a otras propiedades/estructuras rigurosas. Por lo tanto, usted puede estudiar una ecuación diferencial sin tener fundamentalmente la de constructo de la prueba de la existencia de una solución axiomáticamente; el Peano teorema de existencia puede ser suficiente, en su lugar.

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Daniel Mahler Puntos 994

Hay enfoques relacionados a la teoría de las redes de tensores y el uso de la (co)homología de la teoría. El más topológico enfoque se describe en Juan Báez de los Circuitos de notas ya citado por @espen180. Hay una excelente exposición de este enfoque en P. Bamberg y S. Sternberg es Un Curso de Matemáticas para Estudiantes de Física, vol 2

La OMI más potente, tensor de enfoque se origina Gabriel Kron que se llama Diakoptics. Kron del trabajo fue llevado por Kazuo Kondo del grupo en Japón (el RAAG") quien publicó su trabajo en el RAAG " Memorias. Por desgracia la mayoría de este trabajo es anterior a la de internet, y es difícil de conseguir de forma electrónica o de otra manera. Los libros incluyen el RAAG " Memorias están fuera de impresión y bastante raro. Las ponencias fueron publicadas en el oscuro ahora discountinued revistas. Si usted busca, algunos de los nombres a tener en cuenta son Banesh Hoffmann, Un Brameller, F H Branin, J P Roth, W J Gibbs, H H Happ, L V Bewley & J W Lynn.

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