[高等教育]自動控制及其仿真概述(編輯修改稿)
2025-02-15 19:07 本頁面
【文章內容簡介】 計算機的運算能力來處理設計者手工處理所遇到的不便與繁瑣 。 ） 計算機仿真模型 模型是對現實系統(tǒng)有關結構信息和行為的某種形式的描述 ， 是對系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象 ， 是人們認識事物的一種手段或工具 。 模型可分為： （ 1） 物理模型：指不以人的意志為轉移的客觀存在的實體 ， 如：飛行器研制中的飛行模型；船舶制造中的船舶模型等 。 （ 2） 數學模型：是從一定的功能或結構上進行相似 ， 用數學的方法來再現原型的功能或結構特征 。 （ 3） 仿真模型：指根據系統(tǒng)的數學模型 ， 用仿真語言轉化為計算機可以實施的模型 。 計算機仿真的三要素及基本步驟 計算機仿真的三要素為： （ 1） 系統(tǒng)：研究的對象 （ 2） 模型：系統(tǒng)的抽象 （ 3） 計算機：工具與手段 仿真實驗，結果分析 系統(tǒng) 模型 計算機 建立數學模型 建立仿真模型 仿真包括三個基本的內容：建模，仿真實驗和結果分析。 具體步驟： （ 1）建立數學模型 控制系統(tǒng)的數學模型是系統(tǒng)仿真的主要依據。 系統(tǒng)的數學模型，是描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內部各變量之間關系的數學表達式。 描述系統(tǒng)諸變量問靜態(tài)關系的數學表達式，稱為靜態(tài)模型，描述自控系統(tǒng)諸變量間動態(tài)關系的數學表達式，稱為動態(tài)模型。 常用的基本的數學模型是微分方程與差分方程。 計算機仿真的三要素及基本步驟 計算機仿真的三要素及基本步驟 （ 2）建立仿真模型 原始的自控系統(tǒng)的數學模型比如微分方程，并不能用來直接對系統(tǒng)進行仿真。還得將其轉換為能夠對系統(tǒng)進行仿真的模型。 對于連續(xù)控制系統(tǒng)而言，有像微分方程這樣的原始數學模型，在零初始條件下進行拉普拉斯變換，求得自控系統(tǒng)傳遞函數數學模型。 以傳遞函數模型為基礎，等效變換為狀態(tài)空間模型，或者將其圖形化為動態(tài)結構圖模型，這些模型都是自控系統(tǒng)的仿真模型。 對于離散控制系統(tǒng)而言，有像差分方程這樣的原始數學模型以及類似連續(xù)系統(tǒng)的各種模型，這些模型都可以對離散系統(tǒng)直接進行仿真。 （ 3） 編制自控系統(tǒng)仿真程序 對于非實時系統(tǒng)的仿真 ， 可以用 — 般的高級語言編制仿真程序 。 對于快速的實時系統(tǒng)的仿真 ， 往往用匯編語言編制仿真程序 。 當然也可以直接利用仿真語言 。 如果應用 MATLAB的 TOOLBOX工具箱及其 SIMULINK仿真集成環(huán)境作仿真工具這就是 MATLAB仿真 。 控制系統(tǒng)的 MATLAB仿真是控制系統(tǒng)計算機仿真一個特殊軟件工具的子集 。 （ 4） 仿真實驗并輸出仿真結果 進行仿真實驗 ， 通過實驗對仿真模型與仿真程序進行檢驗和修改 ， 而后按照系統(tǒng)仿真的要求輸出仿真結果 。 計算機仿真的三要素及基本步驟 問題的闡述設置目標建立模型仿真實驗設計編程序驗證正確與否確認運行分析輸出結果是是否否 計算機仿真的三要素及基本步驟 仿真的分類 按模型分類，可分為物理仿真和數學仿真。 ?物理仿真：采用物理模型，有實物介入。具有效果逼真，精度高等優(yōu)點，但造價高或耗時長，
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