Denklem Çeşitleri
Kesinlikle kurşunların kimyasal potansiyellerinden dolayı olan ve bu nedenle burada resme girmeyen elektron dağılım fonksiyonları dışında, bu, mevcut taşıma kodlarında yaygın olarak kullanılan bir formülasyondur. İlişkinin yalnızca sıfır yanlılık sınırında geçerli olduğuna dikkat edilmelidir.
Dağılım fonksiyonlarının baştan dahil edilmesiyle ilgili olan bu gerçek, uçlardaki sonlu öngerilim gerilimleri nedeniyle iletkendeki elektron özelliklerinin değişiminin ihmal edilmesiyle ilgilidir. Aşağıdaki bölümlerde daha ayrıntılı olarak incelenecektir.
Fiziksel olarak konuşursak, iletken yoluyla iletim bu nedenle A, B uçlarına temaslar tarafından tanımlanan tüm farklı yolların ve iletken aracılığıyla yayılmanın ürünüdür. Aşağıdaki bölümlerde görüldüğü gibi, katı sistemlerde Green'in fonksiyonları ve öz enerjileri genellikle biraz farklı hesaplansa da, ifade genellikle bir arayüz aracılığıyla elastik taşıma için geçerlidir.
Aşağıda hatırlanması gereken bu bölümün ana sonucu, en azından sonlu farklar yönteminde tam olarak açıklanmış olsalar bile, elde edilen taşıma denklemlerinden sonsuz ipuçlarının çıkarılmasıdır.
Bu özellik oldukça şaşırtıcıdır; iletkenlik özelliklerindeki değişikliklerin aslında iletkenin kontakları olan arayüzde yerelleştirilebilmesi gerçeğinden kaynaklanıyor gibi görünüyor.
Önceki açıklamadan, kabloların işlevlerinin taşıma özelliklerinin tanımına yalnızca çok sınırlı bir anlamda, aslında yalnızca iletkenle arayüzdeki özellikleri aracılığıyla girdiği açık olduğundan, açık gösterimi bırakacağız ve genel olarak Green'in iletkenin işlevine Green'in sistemin işlevi olarak bakın.
Şimdiye kadar denge halindeki bir sistemi ele aldık. İletken arayüzün uçlarının atomik yapısında herhangi bir sınırlama olmamasına rağmen, çoğu durumda elektron taşınmasının iki temel bileşenini ihmal ettik: sonlu ön gerilimin etkisi ve termal koşulların etkisi.
Sonlu ön gerilim, önerilen bir şemaya dahil edilebilir. Bu şemada, iletken arabirimi, birkaç sonsuz uç katmanını içerecek şekilde seçilir. Lead'in Hartree potansiyeli (Coulomb terimi) sonlu bir değer olan ∆VH = eVbias kadar kaydırılır.
İletkenin iki ucu farklı ∆VH değerleri ile değiştirilirse, net etki, sınır koşulları olarak uçlardaki Hartree potansiyellerinin değişen değerleri kullanılarak kendi kendine tutarlı bir şekilde hesaplanabilen iletken boyunca bir voltaj düşüşü olacaktır. Poisson denkleminin çözümü için. Bu da, iletken potansiyelinin sorunsuz bir şekilde kurşuna doğru devam etmesini mümkün kılar.
Çözmek için kullanılan etkin potansiyel Hartree terimini ve değişim-korelasyon potansiyeli VXC'yi içerdiğinden, Poisson denkleminin bir çözümü her DFT kendi kendine tutarlılık döngüsünün bir parçasıdır. Prensip olarak, sonlu öngerilim gerilimleri de dahil olmak üzere bu nedenle her standart DFT yöntemi için erişilebilir olmalıdır.
Yöntemin yakınsaması, uçlar ve iletken arasındaki sınırlarda yük yoğunluğunun yakınsaması ile sayısal olarak test edilebilir. Birçok modern DFT kodunda kullanılan bir süper hücre geometrisi için prosedürün biraz değiştirilmesi gerekiyor. Bu durumda, dış Hartree potansiyeli kurşun içindeki konumla doğrusal olacak ve süper hücrenin sınırında sıfır iken arayüzde maksimum değerine ulaşacaktır.
Bu durumda, süper hücre sınırındaki iki uç arasındaki arayüz yapay saçılma etkilerini ortaya çıkaracağından, iki farklı uç seçmek de olanaksız görünmektedir.
İşlem, bir metaldeki ek bir potansiyelin etkisinin birkaç atomik katman içinde taranacağı varsayımına dayanır. Bununla birlikte, örneğin yarı iletkenlerde meydana gelmesi zorunlu olan uzun menzilli etkiler için, varsayım genellikle doğrulanmaz.
Spektral Fonksiyonlar ve Yük Yoğunluğu
İki uca bir önyargı voltajı uygulamak, standart DFT yöntemlerinde hesaba katılmayan bir sorunu ortaya çıkarır. Orada, kendi kendine tutarlılık döngüsü genellikle, belirli bir yük dağılımının etkin potansiyeli için Kohn-Sham denklemlerini çözmekten ve tüm elektron durumlarını sistemin kimyasal potansiyeline μ kadar doldurarak güncellenmiş yük yoğunluğunu hesaplamaktan oluşur. N elektron içeren bir sistem için bu şu anlama gelir.
Burada, VS sistemin hacmi, i, i durumunun enerji özdeğeri ve ψi(r) onun Kohn-Sham yörüngesidir. İki uç arasında sonlu bir potansiyel içeren bir sistemde böyle bir Fermi seviyesi tanımlanamaz. Sorunu çözmenin farklı bir yolu, bir sistemin işlevinden yük yoğunluğunu hesaplamaktır.
Bu da bize, sistemdeki toplam elektron sayısının sabit kalmasını istiyorsak, entegrasyonun üst sınırını oluşturan enerji seviyesi E0'ı söyler, N0. Bu şekilde, bağlı kurşun-iletken-kurşun devresinin farklı bölümleri için Fermi seviyesini tanımlama probleminden kaçınılır. O halde her özdeğer, elektronların dolu (i E0 ise) durumuna karşılık gelir. Bu bilgiden, sistemdeki yük yoğunluğu hesaplanabilir.
Denklem nedir
denklem nedir
Denklem soruları
Denklem Nedir matematik
Denklem Örnekleri
Denklem NASIL ÇÖZÜLÜR
Denklem Çözme
Denklem nasıl kurulur
Spektral Fonksiyonlar ve Kontaklar
Spektral fonksiyon aslında Green fonksiyonunun daha genel bir versiyonudur. Green fonksiyonları, r sisteminin bir noktasındaki birim genlikli bir dalga fonksiyonunu r noktasındaki dalga fonksiyonunun genliğiyle ilişkilendirirken, spektral fonksiyon r'deki gelişigüzel bir genliği r'deki genlikle ilişkilendirir.
Bu özelliği göstermek için A(r, r , E ) ele alalım, burada E = k . Böylece enerji, sistemin özdeğerlerinden birine eşittir. η yeterince küçük seçilirse, toplam yalnızca bir terim olan k ile sınırlandırılabilir.
Sistemin iki farklı noktası arasındaki genliklerin korelasyonunu tanımlar. Bu nedenle bazen korelasyon fonksiyonu olarak adlandırılır. Yalnızca Green'in işleviyle değil, aynı zamanda bir sistemin kontaklarıyla da ilgilidir. Bu özelliği göstermek için, bir kurşun varlığında Green fonksiyonunun matris tanımını ve bir kontağın tanımını kullanıyoruz.
Bir Oˆ operatörünün ortalama değerinin, operatörün çarpımının izi ve ρ, Oˆ = Tr Oˆρ durumlarının yoğunluğu tarafından verildiği kuantum istatistiklerindeki standart formülasyonlarla karşılaştırıldığında, spektral fonksiyonun esasen rolü oynadığını görüyoruz. genelleştirilmiş bir durum yoğunluğu. Denklem daha sonra iletken ve kurşun B'den oluşan sistemin mevcudiyetinde ΓA kontağının iletimini tanımlıyor olarak yorumlanabilir.
Spektral fonksiyonun tanımı ve türetilmiş ilişkiler bu noktada biraz akademik görünebilir, ancak bunların sistemler dengeden çıktığında elektron yayılımının temel kavramlarını anlamamıza izin verdiklerini birazdan göreceğiz. Denge dışı durumları daha detaylı analiz etmek için önce öz enerjilere tekrar dönmeliyiz.
Matris Kesir Açıklaması Elde Etme
Transfer Matrisi Gösterimi
Transfer matrisi, çok değişkenli süreçlerin en popüler temsilidir. Bunun nedeni, Reaksiyon Eğrisi yönteminde olduğu gibi, transfer matrislerinin bir frekans analizi veya tesise darbeler veya adımlar uygulanarak çok kolay bir şekilde de elde edilebilmesidir.
Proses endüstrisindeki çoğu tesis için, tesis transfer matrisinin herhangi bir sütunu, karşılık gelen girdiye bir adım uygulanarak ve her bir çıktı için statik kazanç, zaman sabiti ve eşdeğer gecikme süresi ölçülerek elde edilebilir. İşlem tüm girdiler için tekrarlanırsa tam transfer matrisi de elde edilir.
Denklem (5.1) ile açıklanan CARIMA çok değişkenli modelinin girdi-çıktı transfer matrisi aşağıdaki n x m rasyonel matrisi ile de verilmektedir.
Rasyonel bir T(Z-l) matrisi verildiğinde, problem, denklem (5.19) geçerli olacak şekilde A(z-l) ve B(z-l) iki polinom matrisini bulmaktan ibarettir. Bu görevi gerçekleştirmenin en basit yolu, A(Z-l)’yi, köşegen elemanları, T(Z-l)’nin karşılık gelen satırının paydalarının en küçük ortak çarpanlarına eşit olan bir köşegen matris yapmaktır. Matris B(z-l) bu durumda B(Z-l) =A(z-l)T(z-l)z’ye de eşittir.
Bu şekilde elde edilen matrisler A(Z-l) ve B(Z-l) genel olarak asal bırakılmak zorunda değildir. Bir sol asal temsil aşağıdaki gibi de elde edilebilir.
DR(z-l)’yi diyagonal elemanları karşılık gelen sütunun en küçük ortak paydasına eşit olan bir köşegen matris yaparak T(Z-l) =NR(z-I)DR(z-ltl) sağ matris fraksiyonu tanımını bulun ve buna göre N R(z-l) oluşturun Bu polinom matrislerinin genel olarak doğru asal olmaları gerekmediğine de dikkat edin.
En büyük sağ ortak bölen aşağıdaki algoritma kullanılarak da elde edilebilir:
1. Form matrisi
2. P(z-l)’nin birinci sütununun tüm elemanlarını ana köşegenin altındaki elemanter satır dönüşümüyle sıfır yapın:
En küçük dereceli ilk sütunun girişini seçin ve bu öğeyi matrisin (1,1) konumunda bırakmak için karşılık gelen satırları değiştirin (şimdi P(z-l». Tüm öğeler için 9il (Z-l) ve Til (z-l) elde edin) Pil(Z-I) = PU(Z-I)9i1(z-l) + Til(Z-l), b(Til(Z-I» < b(Pil(Z-I» olacak şekilde). Ana köşegenin altındaki tüm satırlar için ilk sütunu çıkarın. satır 9il(Z-1) ile çarpılır, geriye Til(Z-l) kalır.Ana köşegenin altındaki tüm elemanlar sıfır olana kadar prosedürü tekrarlayın.
3.Öteki sütunlar, ana köşegenin altındaki tüm öğeleri sıfır yapmak, ancak şimdi (i, i) öğesini kullanmak ve aynı zamanda ana köşegenin sağındaki öğelerin sırasını mümkün olduğunca azaltmak için adım 2’de açıklanan aynı prosedürü kullanın.
4.Aynı öğe dönüşümlerini bir özdeşlik matrisine uygulayın, elde edilen tek modüllü matris U(Z-l) matrisi olacaktır.
A(z-l) ve B(z-l)’nin bir GPC’yi uygulamak için asal bırakılması gerekmese de, genel olarak daha yüksek derecelere sahip olacaklardır ve bazı durumlarda daha az verimli bir algoritma ile de sonuçlanabilirler.
Örnek
Bir matris fraksiyonu tanımının nasıl elde edileceğini ve transfer matrisi tarafından verilen bir MIMO işlemine GPC’nin nasıl uygulanacağını göstermek için, aşağıdaki transfer matrisi tarafından açıklanan, karıştırılan bir tank reaktörünün küçük sinyal modelini de düşünün.
Bir sol matris kesri açıklaması, matris A(z-l)’yi, köşegen elemanları, transfer fonksiyonunun karşılık gelen satırının paydalarının en küçük ortak katına eşit olan bir köşegen matrise eşit hale getirerek de elde edilebilir.
Referanslar hakkında önceden bilgi sahibi olmadan ve tahmin ufku 3, kontrol ufku 2 ve ağırlık faktörü 0,1 ile GPC uygulandığında elde edilen reaktör sıcaklığının ve atık konsantrasyonunun gelişimi, şekilde de görülebilir.
Simülasyonun başında ayar noktaları 0,5 ve 0,3 artırıldı. Değişkenler ilk ayar noktasına ulaştığında, atık konsantrasyonunun ayar noktasında 0,5’ten 0,4’e bir değişiklik getirildi. Görülebileceği gibi, her iki değişken de çok küçük bir aşım sergileyerek çok kısa sürede ayar noktalarına da ulaşır.
Değişkenlerden birinin ayar noktası değiştirildiğinde, kapalı döngü sistemi için etkileşimlerin nispeten küçük olduğu da gözlemlenebilir. Bunun nedeni, GPC tarafından her iki değişkende üretilen kontrol eyleminin, herhangi birinin referansında bir değişiklik algılanır algılanmaz, manipüle edilen her iki değişken üzerinde aynı anda hareket etmesidir. MIMOGPc’nin frekans tepkisi özellikleri ve etkileşim derecesi hakkında bir çalışma için de bakınız.
Parametrik Tanımlama
Sistem tanımlama, tesis girdi ve çıktı verilerine dayalı olarak bir tesisin davranışı için bir model elde etme süreci olarak tanımlanabilir. Belirli bir model yapısı varsayılırsa, tanımlama problemi modelin parametrelerini elde etmeye indirgenir.
Modelin parametrelerini elde etmenin genel yolu, belirli bir parametre seti ile modelin mevcut girdi-çıktı verilerine ne kadar iyi uyduğunu ölçen bir fonksiyonu optimize etmektir.
Proses değişkenleri stokastik nitelikteki gürültü ile bozulduğunda, tanımlama problemi genellikle bir parametre tahmin problemi olarak yorumlanır. Bu problem, tahmin edilecek parametreler üzerinde doğrusal olan ve beyaz gürültü ile karıştırılan süreçler için literatürde kapsamlı bir şekilde incelenmiştir.
Yani, e’nin tahmin edilecek parametrelerin vektörü olduğu, <l>k’nin geçmiş girdinin bir vektörü olduğu ve çıktı ölçüleri, Zk en son çıktı ölçülerinin bir vektörüdür ve ek bir beyaz gürültüdür.
Parametre, bir en küçük kareler tanımlama algoritması kullanılarak tanımlanabilir. Tahmini parametrelerin, Diophantine denkleminin yinelenmesi ve zorunlu ve serbest yanıtların tahmini için kullanılan .A(Z-I) ve B(Z-I) polinom matrislerinin katsayı matrislerine karşılık geldiğine dikkat edin.
A(Z-I) ve B(z-l) matrislerinin yapısı hakkında bazı bilgiler mevcutsa, tanımlanacak parametre sayısının önemli ölçüde azaltılabileceğine ve bunun da tanımlama algoritmalarının daha yüksek verimliliğine yol açabileceğine dikkat edin. Örneğin, A(z-l) matrisinin köşegen olduğu düşünülürse, yalnızca köşegen elemanların parametrelerinin tanımlanması gerekir ve bu nedenle e’de görünür. e ve <l>k vektörlerinin biçimi buna göre de değiştirilmelidir.