【正文】 穩(wěn)態(tài)誤差，降低了定位精度； （ 2） 延長過渡過程時間，使動態(tài)性能下降。 系統(tǒng)仿真算法分析 67 第 5章 3. 滯環(huán)非線性 滯環(huán)（齒輪間隙）非線性特性見圖所示。 數(shù)學(xué)描述為： uc0 s1s1ur??????????????????00 00 000011crcbcrcbcrrcrrcuuuuuuuusuuusuu????????且且且且系統(tǒng)仿真算法分析 68 第 5章 滯環(huán)非線性特性的計算子程序框圖： ?1SUr?1SUUrc?? Y N?0?rUcc bUU?1SUUrc??N Y?r brUU??1 c brUSU??b bU?cU?NN YY調(diào) 用返 回系統(tǒng)仿真算法分析 69 第 5章 滯環(huán)非線性特性對系統(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行振蕩，會產(chǎn)生自振，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來不利影響。 系統(tǒng)仿真算法分析 70 第 5章 非線性系統(tǒng)的仿真過程及應(yīng)用 基本思想：給定非線性系統(tǒng)的線性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)、非線性特性和系統(tǒng)連接情況，按照典型環(huán)節(jié)的形式對線性部分進行編號，非線性特性從屬于相應(yīng)的線性環(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，通過離散相似法處來解出該系統(tǒng)在特定函數(shù)作用下的動態(tài)響應(yīng)性能。 非線性系統(tǒng)離散相似法仿真的處理過程、邏輯結(jié)構(gòu)示意如圖 517。 系統(tǒng)仿真算法分析 71 第 5章 輸入各環(huán)節(jié)類型、參數(shù)、 初始數(shù)值計算各環(huán)節(jié)離散系數(shù)根據(jù)Z （I）標(biāo) 志轉(zhuǎn)計算各非線性環(huán)節(jié)子程序根據(jù)差分方程計算各環(huán)節(jié)的 輸出量輸出仿真結(jié)果打印間隔到?仿真時間到？開始NY結(jié)束輸入系統(tǒng)環(huán)節(jié)數(shù), 外部信號幅值,仿真步長等參數(shù)輸入系統(tǒng)連接關(guān)系矩陣NY 圖 517 非線性系統(tǒng)離散相似法仿真框圖 72 第 5章 采樣系統(tǒng)仿真 采樣控制系統(tǒng)的算法描述 1. 系統(tǒng)差分方程的求解 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 )+ 系統(tǒng)仿真算法分析 73 第 5章 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 ， 可以方便地采用計算程序模擬 ， 另一種是時間連續(xù)的受控過程 ， 經(jīng)過采樣器和保持器與數(shù)字控制器相連 。 )()()(zEzUzD ?llrrZczczdzddZD?????????????111101)(? ? nnmmZazazbzbbsGsHZzUzYzG???????????????111101)()()()()(系統(tǒng)仿真算法分析 74 第 5章 差分方程描述的就是離散各量在采樣時刻點上的相互關(guān)系和變化情況 ， 因此當(dāng)仿真步長取采樣系統(tǒng)的實際采樣周期 T時 ， 求取的結(jié)果無截斷誤差 ， 從理論上說算法是精確的 。 該方法簡便易行 ， 只要已知 D(z)、G(z)， 就可以進行仿真處理 。 系統(tǒng)仿真算法分析 75 第 5章 2. 連續(xù)部分的離散化處理 當(dāng)采樣系統(tǒng)連續(xù)部分較復(fù)雜時，不必去化簡和求取 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行仿真。 D ( z )H1G1H2G2r ( t ) e ( t )e ( k )TTu ( k )y ( t )+hy1( k )u2( k )y2( k ) 系統(tǒng)仿真算法分析 76 第 5章 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)被控對象的結(jié)構(gòu)、采樣周期的大小、保持器的類型、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 系統(tǒng)仿真算法分析 77 第 5章 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程、邏輯結(jié)構(gòu)示意如圖 521。 系統(tǒng)仿真算法分析 78 第 5章 計算D （Z ）輸入、輸出值轉(zhuǎn)計算連續(xù)部分環(huán)節(jié)的離散系數(shù)、各非線性環(huán)節(jié)子程序處理計算連續(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?仿真時間到？開始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, D （Z ）的參數(shù)階次、仿真步長、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 521 采樣控制系統(tǒng)仿真框圖 79 本章小結(jié) 系統(tǒng)仿真是進行系統(tǒng)設(shè)計、分析和實驗研究中經(jīng)常采用的一門技術(shù)，它以模型實驗代替實際系統(tǒng)進行仿真研究，通過計算機的處理獲得實際系統(tǒng)在給定信號作用下的運行狀況，從而對系統(tǒng)進行整體性能的分析和評價。 數(shù)值積分法是利用計算機構(gòu)造 n次數(shù)值積分運算來對系統(tǒng)微分方程進行數(shù)值求解，常用歐拉法、梯形法和龍格一庫塔法等形式。歐拉法計算簡單，容易實現(xiàn)，計算精度較低；梯形法采用預(yù)報 — 校正公式，計算精度高于歐拉法；龍格－庫塔法改變仿真計算步長比較方便。不同的數(shù)值積分公式具有不同的穩(wěn)定區(qū)域，仿真時要合理選擇仿真步長，在保證計算穩(wěn)定性及計算精度的要求下，盡可能選較大的仿真步長。 第 5章 80 第 5章 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)離散相似模型進行處理，根據(jù)環(huán)節(jié)的輸入求其輸出，可對線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)以及采樣控制系統(tǒng)等進行仿真處理。 實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)系輸入計算機，仿真程序?qū)⑤斎氲南到y(tǒng)模型自動轉(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)變化對性能的影響，也可獲得整個系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能，最終輸出仿真結(jié)果。 81 第 5章內(nèi)容到此結(jié)束 謝謝各位 !