The port-Hamiltonian modelling framework allows for models that preserve essential physical properties such as energy conservation or dissipative inequalities. If all subsystems are modelled as port-Hamiltonian systems and the inputs are related to the output in a linear manner, the overall system can be modelled as a port-Hamiltonian system (PHS), too, which preserves the properties of the underlying subsystems. If the coupling is given by a skew-symmetric matrix, as usual in many applications, the overall system can be easily derived from the subsystems without the need of introducing dummy variables and therefore artificially increasing the complexity of the system. Hence the PHS framework is especially suitable for modelling multi-physical systems. In this paper, we show that port-Hamiltonian systems are a natural generalization of Hamiltonian systems, define coupled port-Hamiltonian systems as ordinary and differential-algebraic equations. To highlight the suitability for electrical engineering applications, we derive PHS models for MNA network equations, electromagnetic devices and coupled systems thereof.


翻译:港口-汉堡建模框架允许保留诸如节能或消散性不平等等基本物理特性的模型。如果所有子系统都以港-汉堡系统为模范,投入也以线性方式与产出相关,则整个系统也可以以港-汉堡系统为模范,以维护基础子系统的特性。如果连接由扭曲对称矩阵提供,正如许多应用中通常使用的那样,整个系统可以很容易地从子系统衍生出来,而不需要引入假变量,因此人为地增加系统的复杂性。因此,PHS框架特别适合模拟多物理系统。在本文中,我们表明港口-汉堡系统是汉密尔顿系统的自然概括,将港口-汉堡系统界定为普通的和差位-冰白方程方程。为了突出电子工程应用的适宜性,我们为MNA网络方程式、电磁装置及其组合系统选取PHS模型。

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