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.
Polinom Matrisi
İlk önce, dmax ve dm;n arasında çok fazla fark olmadığı ve tek bir gecikme dm;n’nin tüm çıktı değişkenleriyle ilişkilendirildiği durumu düşünün.
Bu nedenle, Nt tahmin ufkunun alt sınırı dmin + 1’e eşit yapılabilir. Onu küçültmenin bir anlamı olmadığını ve ayrıca daha büyük yapılırsa ilk tahminlerin, daha büyük kesinlikle tahmin edilenlerin olmayacağını unutmayın. amaç fonksiyonunda dikkate alınır. dmax ve dm;n arasındaki fark önemli değilse ve dinamiklerinde çok fazla fark yoktur.
(5.23) denkleminin sağ tarafındaki son iki terimin, proses çıktısının ve proses girişinin geçmiş değerlerine bağlı olduğuna ve kontrol sinyalleri sabit tutulduğunda prosesin serbest yanıtına karşılık geldiğine dikkat edin, ilk terim ise yalnızca kontrol sinyalinin gelecekteki değerleri üzerinde ve zorunlu yanıt olarak yorumlanabilir. Yani, başlangıç koşulları sıfır olduğunda elde edilen yanıta bakılır.
dmax ve dm;n arasında önemli bir fark varsa, polinom matrisi B(z-t)’nin katsayı matrislerinde çok sayıda sıfır girişi olacak ve bu da düşük hesaplama verimliliğine neden olacaktır. Daha yüksek verimlilik elde etmek için maliyetlendirme ufukları bağımsız olarak tanımlanmalıdır.
A(z-t) polinom matrisinin köşegen olduğunu düşünelim (bu işlem transfer matrisinden kolaylıkla yapılabilir ve daha önce gösterildiği gibi birçok avantajı vardır). Giriş değişkenlerinden i-çıkış değişkenine d minimum gecikme; tarafından verilir: d; = minj d;j. Çıktı değişkeni y için tahmin ufkunun alt sınırı için minimum anlamlı değer; Nt’dir; = d; + 1.
Üst sınır = Nt; + N; – 1 esas olarak polinom A;;(z-t) tarafından belirlenecektir. y = [y[ yf … y~f ile ilgili optimal j-ileri çıktı tahminleri kümesini tanımlayalım.
Örnek: Damıtma Sütunu
Çıkış değişkenleri için farklı ölü zamanlara sahip çok değişkenli süreçleri kontrol etme problemini göstermek için bir damıtma kolonunun kontrolünü ele alacağız.
Seçilen model bir ağır yağ ayrıştırıcısına karşılık gelir ve literatürde Shell Oil’in ağır yağ ayrıştırıcısı olarak anılır. Model ilk olarak Prett ve Morari tarafından tanımlanmıştır ve damıtma kolonları için farklı kontrol stratejilerini denemek için yaygın olarak kullanılmıştır.
Gösterilen prosesin kontrol edilmesi gereken üç değişkeni vardır: Analizörler tarafından ölçülen üst ve yan ürün bileşimleri ve alt sıcaklık. Manipüle edilen değişkenler, üst çekme hızı, yandan çekme hızı ve alt geri akış görevidir.
Burada Gij matrisinin baştaki sıfır satırlarının sayısı dij – N1i ve sondaki sıfırsütun sayısıNUj- Ni+dij’dir.Matrisin boyutununGis i=n m olduğuna dikkat edin. (2: Ni) x (2: maksi(Ni – dij)) iken, tek gecikmeli durum için (N x n) x ((N – i=1 j=1 dmin) x m) N ~ Ni ve dmin ile :S dij genel olarak. Matris boyutunun azaltılması ve dolayısıyla gerekli hesaplama, gecikme terimlerinin nasıl yapılandırıldığına bağlıdır.
Polinom matris
Matrisin karakteristik polinomu
Matrisin karakteristik polinomu hesaplama
Karakteristik polinom bulma
Karakteristik polinom nedir
Matrix calculator
3×3 matrisin karakteristik polinomu
Matrisin minimal polinomu
Besleme, kolon için tüm ısı gereksinimlerini sağlar. Üst ve yan ürün spesifikasyonları, ekonomik ve operasyonel hedeflere göre belirlenir ve sabit durumda ayar noktalarının yüzde 0,5’i içinde tutulmalıdır. Alt sıcaklık, operasyonel kısıtlamalarla sabitlenen sınırlar içinde kontrol edilmelidir.
Üst uç nokta, maksimum ve minimum -0.5 ve 0.5 değerleri ile korunmalıdır. Manipüle edilen değişkenler ayrıca şu şekilde sınırlandırılmıştır: tüm çekilişler minimum ve maksimum -0.5 ve 0.5 sınırları içinde olmalıdır. Alt geri akış vergisi de -0.5 ve 0.5 ile sınırlandırılmıştır. Tüm manipüle edilmiş değişkenler için izin verilen maksimum dönüş hızı dakikada 0,05’tir. Sürecin dinamikleri aşağıdaki şekilde açıklanabilir.
U1(ler), U2(s) ve U3(s) üst çekme, yandan çekme ve alt geri akış vergilerine karşılık geldiğinde ve Y 1(s), Y2(S) ve Y 3(s) üst bitiş noktasına karşılık gelir. sırasıyla bileşim, yan uç nokta bileşimleri ve alt geri akış sıcaklığı.
Üç çıkış değişkeni için minimum ölü zamanın sırasıyla 27, 14 ve odakika olduğuna dikkat edin. 4 dakikalık bir örnekleme süresi için ayrık transfer matrisi kullanılır.
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 elde edilebilir.
Örnekleme süresi birimlerinde ifade edilen çıkış değişkenlerinin her biri için minimum saf gecikme süresi sırasıyla 6, 3 ve 0’dır. Çok değişkenli GPC’yi uygularken elde edilen sonuçlar, tüm değişkenler için ortak tahmin ufku 30 ve kontrol ufku 5 olması durumunda şekil 5.4’te görülebilir.
Ağırlık matrisleri Q =I ve R =2 I olacak şekilde seçilmiştir. Referans yörüngelerinin gerçek ayar noktalarına eşit olduğu varsayılır: sırasıyla 0,5,0,3 ve 0,1. Simülasyonun ortasında üst uç nokta bileşiminin ayar noktasında 0,5’ten 0,4’e bir değişiklik üretildi.
Bununla birlikte, ihtiyaç duyulan kontrol artışları, gerçekte uygulanamayacak kadar büyük olabilir ve manipüle edilen tüm değişkenler, yukarıda açıklanan katı sınırlara doyuruldu. Görülebileceği gibi, tüm değişkenler oldukça hızlı bir şekilde ayar noktasına ulaşır ve sadece alt geri akış sıcaklığı önemli bir aşma sergiler.
Üst uç nokta bileşiminin ayar noktası değişikliği nedeniyle yan uç nokta bileşiminde ve alt geri akış sıcaklığında üretilen bozulmalar oldukça küçüktür, bu da ayar noktası ile kontrollü değişkenler arasında düşük bir kapalı döngü etkileşim derecesini gösterir. yüksek düzeyde bağlı açık döngü dinamiğidir.
Üst ve ara reflü vergilerinin ölçülemeyen rahatsızlıklar olarak hareket ettiği kabul edilir. Üst geri akış görevi için küçük sinyal dinamik yük modeli aşağıdaki transfer fonksiyonları ile verilmektedir.
Tüm ayar noktaları sıfırda tutularak, üst geri akış görevinde 0,5’lik bir adım pertürbasyonu eklenir. GPC’yi önceki ağırlık matrisleriyle uygularken elde edilen sonuçlar gösterilmektedir.
Görüldüğü gibi, yüksek yük pertürbasyonlarına rağmen pertürbasyonlar çok hızlı bir şekilde iptal edilmektedir (yan uç nokta kompozisyonundaki yük pertürbasyonu için kararlı durum değeri 0,91’dir).