关于端口哈密顿系统中的能量转换

我们研究具有两个外部端口的端口哈密顿系统，以及将能量从一个端口转换到另一个端口的策略与局限。结果表明，除了端口哈密顿系统的循环无源性之外，这与端口哈密顿系统的内部连接结构有关。能量转换的动机来源之一是热力学，特别是将热能转换为机械能的卡诺理论。我们将其推广到满足其拓扑结构条件的一般端口哈密顿系统，从而推广了热机的卡诺-克劳修斯理论。特别地，卡诺循环的运行被推广，并以斯特林发动机的前身以及电磁执行器为例加以说明。此外，还讨论了能量路由器等替代性能量转换控制方案。