Estoy trabajando con una gran red de resistencias. Aquí ilustraré mi pregunta con una versión reducida (5 resistencias).
El flujo de corriente a través de cada una de las 5 resistencias está completamente determinado por los potenciales en cada uno de los 6 nodos, o 5 nodos si pongo a tierra uno.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Me gustaría especificar un conjunto de corrientes. y calcule los voltajes requeridos que generan estas corrientes. Como tengo cinco voltajes de nodo independientes, puedo encontrar una combinación de voltajes que genere cualquier combinación deseada de cinco corrientes; me siento cómodo con esta parte.
Me interesa el caso en que quiero generar un conjunto de corrientes , pero solo puedo configurar algunos de los voltajes de los nodos, digamos y . Los otros voltajes (es decir, y ) están determinados por los voltajes aplicados y la disposición de las resistencias.
Como ahora solo tengo tres fuentes de voltaje independientes, no puedo generar ninguna combinación arbitraria de cinco corrientes; solo será posible un subconjunto.
Tengo tres preguntas:
(1) ¿Cómo puedo determinar si la combinación deseada de corrientes es posible?
(2) Si esta combinación de corrientes es posible, ¿cómo calculo la combinación de voltajes que necesito aplicar a
?
(3) Si la combinación de corrientes no es posible, ¿qué es lo más cercano que puedo obtener, tal vez en un sentido de mínimos cuadrados (o alguna otra medida relevante)?
Tienes un sistema de 5 ecuaciones como:
También puede determinar los voltajes que no puede controlar a partir del análisis nodal en términos de solo los voltajes que puede controlar y las resistencias. Al sustituir estas ecuaciones en el sistema, solo tendrá tres variables independientes.
Desde aquí, use su solucionador de sistemas lineales favorito (o hágalo a mano) para ver si 1) existe una solución y 2) cuál es esa solución.
Para la pregunta 3: querrá usar su paquete de optimización favorito (o a mano) y definir su función objetivo como el error (mencionó mínimos cuadrados). Luego resuelva el problema de optimización para el error mínimo.
PlasmaHH
Daniel