[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(nèi)容簡介】 計算機的運算能力來處理設(shè)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(xiàn)實系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)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(rèn)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(zhuǎn)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(shù)學(xué)模型：是從一定的功能或結(jié)構(gòu)上進行相似 ， 用數(shù)學(xué)的方法來再現(xiàn)原型的功能或結(jié)構(gòu)特征 。 （ 3） 仿真模型：指根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ， 用仿真語言轉(zhuǎn)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(jié)果分析 系統(tǒng) 模型 計算機 建立數(shù)學(xué)模型 建立仿真模型 仿真包括三個基本的內(nèi)容：建模，仿真實驗和結(jié)果分析。 具體步驟： （ 1）建立數(shù)學(xué)模型 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)仿真的主要依據(jù)。 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，是描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。 描述系統(tǒng)諸變量問靜態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)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(guān)系的數(shù)學(xué)表達式，稱為動態(tài)模型。 常用的基本的數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)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(zhuǎn)換為能夠?qū)ο到y(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(shù)學(xué)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(shù)數(shù)學(xué)模型。 以傳遞函數(shù)模型為基礎(chǔ)，等效變換為狀態(tài)空間模型，或者將其圖形化為動態(tài)結(jié)構(gòu)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(shù)學(xué)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(dāng)然也可以直接利用仿真語言 。 如果應(yīng)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(jié)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(jié)果 。 計算機仿真的三要素及基本步驟 問題的闡述設(shè)置目標(biāo)建立模型仿真實驗設(shè)計編程序驗證正確與否確認(rèn)運行分析輸出結(jié)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(shù)學(xué)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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