系统代数环：概念与解决方案

1）代数环的概念

在数字计算机仿真中，当输入信号直接取决于输入信号，同时输入信号也直接取决于输入信号时，由于数字计算的时序性，会出现由于没有输入无法计算输出，没有输出也无法得到输入的“死锁环”，称为代数环。

输出中的一部分反馈到输入，或输入直接决定于输出，这是反馈回路的共同特点。代数环是一种特殊的反馈回路。它的特殊之处就在于除了输入直接决定输出外，输出还直接决定于输入，“直接”二字体现了代数环的实质，仿真计算中的“死锁”就是由此产生的。

如前所述，代数环是一种反馈回路，但并非所有的反馈回路都是代数环。代数环存在的充分必要条件是：存在一个闭合路径，该闭合路径中的每一个模块都是直通模块。所谓直通，指的是模块输入中的一部分直接到达输出。

在AMESim中，当前输出依赖于当前时刻输入的模块，称为直接馈入模块。所有其他模块，称为非直接馈入模块。对于直接馈入模块来说，如果输入端口没有输入信号，就无法计算该模块的输出信号。

在用AMESim进行仿真时，通常出现系统模型中产生代数环的情况。在下列两种情况下，系统模型中会产生代数环：

①具有直接馈入特性的模块的输出端口直接由此模块的输出驱动。(www.xing528.com)

②具有直接馈入特性的模块的输入端口由其他具有直接馈入特性的模块所构成的反馈回路间接驱动。

2）代数环的解决方法

对系统中所产生的代数环，有以下两种解决方案：

①使用手工方法对系统方程直接求解，只适用于简单的情况，复杂的系统就无能为力了。

②切断代数环。这种方法是在代数环中加入单位延迟模块（Unit Delay）。尽管这种方法非常容易，但在一般条件下并不推荐这样做，因加入延迟模块会改变系统的动态特性，而且对不适当的初始估计值，有可能导致系统不稳定。

在AMESim中，通过引入隐含变量来打破代数环。