控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析-資料下載頁(yè)
2025-05-10 01:36本頁(yè)面
【正文】 響主要有： （ 1） 增大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ， 降低了定位精度 ； （ 2） 延長(zhǎng)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間 ， 使動(dòng)態(tài)性能下降 。 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 67 滯環(huán)（齒輪間隙）非線(xiàn)性特性見(jiàn)圖所示。 數(shù)學(xué)描述為： uc0 s1s1ur??????????????????00 00 000011crcbcrcbcrrcrrcuuuuuuuusuuusuu????????且且且且第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 68 滯環(huán)非線(xiàn)性特性的計(jì)算子程序框圖： ?1SUr?1SUUrc?? Y N?0?rUcc bUU?1SUUrc??N Y?r brUU??1 c brUSU??b bU?cU?NN YY調(diào) 用返 回第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 69 滯環(huán)非線(xiàn)性特性對(duì)系統(tǒng)的性能影響主要有： （ 1） 增加系統(tǒng)靜差 ， 降低定位精度 （ 2）在穩(wěn)態(tài)值附近以某一幅度 進(jìn)行振蕩 ，會(huì)產(chǎn)生自振，對(duì)系統(tǒng)的 穩(wěn)定性帶來(lái)不利影響 。 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 70 非線(xiàn)性系統(tǒng)的仿真過(guò)程及應(yīng)用 基本思想 ：給定非線(xiàn)性系統(tǒng)的 線(xiàn)性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) 、非線(xiàn)性特性和系統(tǒng) 連接情況 ，按照典型環(huán)節(jié)的形式對(duì) 線(xiàn)性部分 進(jìn)行編號(hào)， 非線(xiàn)性特性 從屬于相應(yīng)的線(xiàn)性環(huán)節(jié)，將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的系數(shù)、變量初值、連接關(guān)系、仿真參數(shù)等數(shù)據(jù)置入程序中，通過(guò) 離散相似法 處來(lái)解出該系統(tǒng)在特定函數(shù)作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。 非線(xiàn)性系統(tǒng)離散相似法仿真的處理過(guò)程、邏輯結(jié)構(gòu)示意如圖 417。 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 71 輸入各環(huán)節(jié)類(lèi)型、參數(shù)、 初始數(shù)值計(jì)算各環(huán)節(jié)離散系數(shù)根據(jù)Z （I ）標(biāo)志轉(zhuǎn)計(jì)算各非線(xiàn)性環(huán)節(jié)子程序根據(jù)差分方程計(jì)算各環(huán)節(jié)的 輸出量輸出仿真結(jié)果打印間隔到?仿真時(shí)間到？開(kāi)始NY結(jié)束輸入系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù), 外部信號(hào)幅值,仿真步長(zhǎng)等參數(shù)輸入系統(tǒng)連接關(guān)系矩陣NY 圖 417非線(xiàn)性系統(tǒng)離散相似法仿真框圖 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 72 采樣系統(tǒng)仿真 典型的數(shù)字采樣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。 D ( z )H ( s ) G ( s )r ( t ) e ( t ) e ( k )T Tu ( k )y ( t )+ 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 73 該系統(tǒng)中包含 兩種不同的環(huán)節(jié) ， 一種是 數(shù)字化的控制器 ， 可以方便地采用計(jì)算程序模擬 ， 另一種是時(shí)間 連續(xù)的受控過(guò)程 ，經(jīng)過(guò)采樣器和保持器與數(shù)字控制器相連 。 )()()(zEzUzD ?llrrZczczdzddZD?????????????111101)(? ? nnmmZazazbzbbsGsHZzUzYzG???????????????111101)()()()()(第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 74 差分方程描述 的就是離散各量在采樣時(shí)刻點(diǎn)上的相互關(guān)系和變化情況 ， 因此當(dāng) 仿真步長(zhǎng)取采樣系統(tǒng)的實(shí)際采樣周期 T時(shí) ， 求取的結(jié)果無(wú)截?cái)嗾`差 ， 從理論上說(shuō)算法是精確的 。 該方法簡(jiǎn)便易行 ， 只要 已知 D(z)、 G(z)， 就可以進(jìn)行 仿真處理 。 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 75 當(dāng)采樣系統(tǒng)連續(xù)部分較復(fù)雜時(shí)，不必去化簡(jiǎn)和求取G(z)，只要按照 連續(xù)系統(tǒng)環(huán)節(jié)離散化仿真方法 ，將連續(xù)部分中各環(huán)節(jié)經(jīng)離散化處理后與采樣部分一并考慮進(jìn)行仿真。 D ( z )H1G1H2G2r ( t ) e ( t )e ( k )TTu ( k )y ( t )+hy1( k )u2( k )y2( k ) 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 76 采樣周期與仿真步距的關(guān)系 仿真步距 的選擇應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)、 采樣周期 的大小、保持器的類(lèi)型、以及仿真精度和速度的要求綜合考慮。通常有以下 3種情況： 1. 仿真步距 T與采樣周期 Ts相等 2. 仿真步距 T小于 采樣周期 Ts 3. 改變 數(shù)字控制器的 采樣間隔 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 77 采樣系統(tǒng)的仿真應(yīng)用 采樣系統(tǒng)離散相似法仿真的處理過(guò)程、邏輯結(jié)構(gòu)示意如圖 421。 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 78 計(jì)算D （Z ）輸入、輸出值轉(zhuǎn)計(jì)算連續(xù)部分環(huán)節(jié)的離散系數(shù)、各非線(xiàn)性環(huán)節(jié)子程序處理計(jì)算連續(xù)部分的狀態(tài)變量和 輸出量輸出仿真結(jié)果打印間隔到?仿真時(shí)間到？開(kāi)始NY結(jié)束輸入采樣周期數(shù), D （z ）分子、分母輸入外作用信號(hào), D （Z ）的參數(shù)階次、仿真步長(zhǎng)、連續(xù)環(huán)節(jié)數(shù)輸入各環(huán)節(jié)參數(shù)、系統(tǒng)連接關(guān)系矩陣NY圖 421 采樣控制系統(tǒng)仿真框圖 第 4章 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真算法分析 79 本章小結(jié) 系統(tǒng)仿真 是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和實(shí)驗(yàn)研究中經(jīng)常采用的一門(mén)技術(shù)，它以 模型實(shí)驗(yàn)代替實(shí)際系統(tǒng) 進(jìn)行仿真研究，通過(guò)計(jì)算機(jī)的處理獲得實(shí)際系統(tǒng)在給定信號(hào)作用下的 運(yùn)行狀況 ，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 整體性能的分析和評(píng)價(jià) 。 數(shù)值積分法 是利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造 n次數(shù)值積分運(yùn)算來(lái)對(duì)系統(tǒng)微分方程進(jìn)行數(shù)值求解，常用 歐拉法 、 梯形法 和 龍格一庫(kù)塔法 等形式。歐拉法計(jì)算簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，計(jì)算精度較低；梯形法采用預(yù)報(bào) — 校正公式，計(jì)算精度高于歐拉法； 龍格－庫(kù)塔法改變仿真計(jì)算步長(zhǎng)比較方便 。不同的數(shù)值積分公式具有不同的穩(wěn)定區(qū)域，仿真時(shí)要 合理選擇仿真步長(zhǎng) ，在保證計(jì)算穩(wěn)定性及計(jì)算精度的要求下，盡可能選較大的仿真步長(zhǎng)。 第 4章 80 本章小結(jié) 離散相似法 是將連續(xù)系統(tǒng)模型離散化為與之等效的離散模型，根據(jù) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ，按典型環(huán)節(jié)離散相似模型進(jìn)行處理，根據(jù)環(huán)節(jié)的輸入求其輸出，可對(duì) 線(xiàn)性系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)以及采樣控制系統(tǒng)等進(jìn)行仿真處理。 實(shí)際工程中我們可以采用 面向結(jié)構(gòu)圖 的仿真方法，把一個(gè)復(fù)雜的 高階系統(tǒng)化成由若干典型環(huán)節(jié) 組成的模擬結(jié)構(gòu)圖表示，將典型環(huán)節(jié)參數(shù)以及系統(tǒng)的 連接關(guān)系輸入計(jì)算機(jī) ，仿真程序?qū)⑤斎氲南到y(tǒng)模型自動(dòng) 轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間描述 ，再調(diào)用數(shù)值積分法或離散相似法求解，可以研究某 環(huán)節(jié)中的參數(shù)變化對(duì)性能的影響 ，也可獲得整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，最終輸出仿真結(jié)果。 81 第 4章內(nèi)容到此結(jié)束 謝謝各位
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