面向结构图的数学仿真方法市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptxVIP

第四章面向结构图数学仿真方法

4.1经典步骤仿真模型确实定………..

4.2面向结构图离散相同法仿真………

4.3非线形系统数学仿真……….......

4.4连续系统结构图仿真及程序……

本章小结…………………

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4.1典型环节仿真模型确定

1.积分步骤

图4-1积分步骤

积分步骤如图4-1所表示，其传递函数可写为

（4-1）

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状态方程为

（4-2）

离散状态方程为

（4-3）

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2.百分比积分步骤

+

+

图4-2百分比积分步骤结构图

（4-4）

状态方程与积分步骤一致，不一样是输出方程，传递函数可写为

其中

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百分比积分步骤状态方程和输出方程为

（4-5）

（4-6）

离散状态方程为

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3.惯性步骤

-

图4-3惯性步骤结构图

惯性步骤结构图如图4-3所表示，其传递函数可写为

其中

（4-7）

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惯性步骤状态方程和输出方程为

（4-9）

（4-8）

离散状态方程为

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4.百分比惯性步骤

图4-4百分比惯性步骤结构图

传递函数可写为

（4-10）

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（4-12）

（4-11）

离散状态方程为

百分比惯性步骤状态方程

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－

图4-5二阶步骤等效结构图

除了上述几个经典步骤外，惯用还有二阶步骤，

它可由如图4-5所表示结构图组成。

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4.2面向结构图离散相同法仿真

2

-

图4-6系统结构图

3

4

1

＋

-

＋

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假如由一个系统如图4-6所表示，假如已知各步骤传递函数，

侧很轻易将其离散化，而各步骤输入－输出关系为

（4-15）

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4.3非线形系统数学仿真

经典非线性步骤仿真子程序

0

图4-11饱和非线性特征

1.饱和非线性

饱和非线性特征输入-输出之间仿真流程图。

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返回

Y

Y

N

N

图4-12饱和非线性仿真程序

完成图4-11后，可采取图4-12所表示仿真流程图，并对应地编制

子程序在使用中调用。

进入子程序

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2.失灵区非线性

0

图4-13失灵区非线性特征

图4-13所表示失灵区线性特征输入-输出之间仿真流程图如图4-14

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返回

Y

Y

N

N

进入子程序

图4-14失灵区非线性仿真子程序

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3.齿轮间隙（磁带回环）非线性（图4-15）

0

图4-15齿轮间隙非线性特征

流程图见图4-16

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返回

记下此次输出即

进入子程序

Y

Y

Y

Y

N

N

N

N

图4-16齿轮间隙非线性子程序

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含有非线性步骤反对离散相同仿真程序设计方法

当系统中有上述经典非线性步骤时，离散相同法仿真程序需要

做以下修改：

（1）对每个步骤要增设一个参数Z(I)，它表示第I个步骤入口有哪种类型非线性步骤。

（2）对每个步骤要增设一个参数C(I)，它表示第I个步骤入口那

个非线性步骤参数，当第I个步骤入口没有非线性步骤，C(I)=0。

（3）一个完整面向结构图离散相同法仿真程序框图如图4-17

所表示：

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输入系统连接矩阵W

重复上述最终两步，直到计算终了

图4-17离散相同法仿真程序框图

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非线性系统仿真举例

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确定系统各个步骤号

依据图4-19所表示，写出连接矩阵

运行程序依据提醒输入数据

结果分析

步骤

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确定系统各个步骤号

依据图4-19所表示，写出连接矩阵

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非线性步骤

非线性步骤

图4-19仿真框图

图4-18四阶非线性系统仿真结构图

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本章小结

本章是全书重点之一，所介绍两种面向结构图仿真方法是当前科学研究和工程实践中惯用仿真方法。

（1）当连续系统用结构图形式给定后，离散相同法是一个较为简单方法，该方法实质就是在系统必要步骤输入与输出端加入虚拟采样器和保持器，将连续系统离散化，然后分别计算分割开各个步骤输出量，并按结构图关系把对应输入与输出连接起来，次序求解计算。因为步骤离散化方可离线计算，所以该方法突出特点是运算速度快，但精度较低。

（2）相对于离散相同法而言，在本章第四节叙述连续系统结构图仿真方用更泛。它们基本原理是一样，但后者对各步骤计算是仿真运行中分别计算，所以它能够提供各种积分揭露供用户选择，而且有较高精度，但带来问题是计算速度慢，而且需要排序，所防止结构图中出现代数环。

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