系統(tǒng)仿真算法分析ppt課件-文庫(kù)吧資料
2025-05-09 03:14本頁(yè)面
【正文】 G ( s )vr ( s )E ( s )Y ( s )B ( s )＋ 圖 56 仿真系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)仿真算法分析 53 該系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為： 變換后的狀態(tài)方程為： 第 5章 G s y su s c s c s c s cs a s a s am mm mn nn n( ) ( )( ) ......? ? ? ? ? ?? ? ? ?????0 111111RBXCBAX ?????? )( ??系統(tǒng)仿真算法分析 54 在圖 56系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，編制相應(yīng)的仿真計(jì)算程序，將傳遞函數(shù)中的分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)、輸入輸出變量初始值送入程序中，完成模型由傳遞函數(shù)向狀態(tài)方程的轉(zhuǎn)換；再根據(jù)系統(tǒng)仿真的要求，分別輸入仿真步長(zhǎng)、打印間隔和次數(shù)、外部輸入信號(hào)幅值等，然后，調(diào)用數(shù)字積分子程序完成仿真計(jì)算，最后將仿真結(jié)果送到指定的設(shè)備輸出。 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 40 1. 典型環(huán)節(jié)的離散化模型 第 5章 保持器U(t) y*U(KT) TT狀態(tài)方程圖 55 連續(xù)系統(tǒng)模型的離散化 系統(tǒng)仿真算法分析 41 第 5章 使用零階保持器，可得到離散化狀態(tài)方程的解： )()()()()1( nuTnxTnx m?? ???若使用三角保持器，離散化狀態(tài)方程解的形式為： )()()()()()()1( nuTnuTnxTnx mm ?????? ???系統(tǒng)仿真算法分析 42 環(huán)節(jié)的離散系數(shù)為 : 第 5章 ??????????? e = ( T )e = ( T ))(T0)A ( TmT0)A ( Tm????????BdBdeTAT已知系統(tǒng) A、 B系數(shù)矩陣后，可求出各環(huán)節(jié)的離散系數(shù) )(),(),( TTT mm ???? ，帶入相應(yīng)差分方程，再根據(jù)狀態(tài)變量的初值， 就可以求出不同采樣時(shí)刻的各狀態(tài)變量數(shù)值。 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 39 仿真算法描述 所謂離散相似法，就是將一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行離散化處理，從而得到與之等價(jià)的系統(tǒng)離散模型，通常，此種方法是按系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖來(lái)建立仿真模型。 （ 6）附加零點(diǎn)的處理，即有 n－ m個(gè)零點(diǎn)位于 [Z]平面的原點(diǎn)。 （ 4）按零、極點(diǎn)匹配的原則構(gòu)造。 （ 2）求出傳遞函數(shù)的零、極點(diǎn)。 )(zG)(zG )(sG（ 511） 37 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 即： )())(()())(()(2121nmzpspspsqsqsqskzG???????????????2. 根匹配法的一般步驟 根匹配法應(yīng)滿(mǎn)足條件：具有相同數(shù)目的零極點(diǎn)；零極點(diǎn)相互匹配；終值應(yīng)相等；具有相同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 已知梯形公式為： ）（ 11 2 ?? ??? nnnn xxTxx ??圖士汀公式 為 : 2/12/1TsTsz???36 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 根匹配法 1. 基本思想 連續(xù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性取決于描述該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)中的開(kāi)環(huán)增益及零點(diǎn)分布。 如果利用 s與 z的對(duì)應(yīng)公式，將中的 s替換為 z，求得的表達(dá)式，這種方法稱(chēng)為替換法。 34 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 替換法 1. 基本思想 對(duì)于高階系統(tǒng)，如果能從它的傳遞函數(shù)直接推導(dǎo)出與之相匹配且允許較大采樣周期 T的脈沖傳遞函數(shù)，由此獲得仿真模型，將會(huì)十分有利于提高仿真速度。 基本思想 : 已知連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程為： 其解為： BuAXX ?????? dBuexetxttAAt )()0()(0)(? ???33 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 這是自由項(xiàng)＋強(qiáng)制項(xiàng)兩個(gè)部分的組合 。 （ 3）時(shí)域矩陣法可推廣到非線(xiàn)性系統(tǒng)的快速仿真。 )(sG )(tg)(kTg31 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 4. 時(shí)域矩陣法的特點(diǎn) （ 1）多用于采樣控制系統(tǒng)，由于采用脈沖過(guò)程函數(shù)來(lái)計(jì)算系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)，不會(huì)因系統(tǒng)階次的增加而加大計(jì)算工作量，從而提高了仿真速度；但有時(shí)求解高階系統(tǒng)的脈沖過(guò)渡函數(shù)會(huì)有一定的難度。 3. 求解閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 時(shí)域矩陣法求解閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的基本思想是： 在特定輸入信號(hào)作用下，即 R是已知的；而系統(tǒng)在前一時(shí)刻的采樣值，即初始條件是已知的，這樣即可求出 E＝ R－ C。 28 由于工程系統(tǒng)的仿真處理采用四階龍格 — 庫(kù)塔法居多，所以選擇仿真積分步長(zhǎng)可參考以下公式： 時(shí)域內(nèi)： ；其中 ts 為系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程調(diào)節(jié)時(shí)間 頻域內(nèi)： ；其中 為系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)截止頻率 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 40sth ?ch ?5 1?c?29 第 5章 系統(tǒng)仿真算法分析 快速仿真算法 時(shí)域矩陣法 時(shí)域矩陣法是一種在時(shí)域內(nèi)采用無(wú)窮矩陣進(jìn)行系統(tǒng)仿真的算法，它每一步的計(jì)算量較小，而且與系統(tǒng)階次無(wú)關(guān)，適合于系統(tǒng)的快速仿真。 ?使仿真系統(tǒng)具備一定的計(jì)算精度。 27 系統(tǒng)仿真算法分析 第 5章 （ 2）積分步長(zhǎng)的選擇 由于積分步長(zhǎng)直接與系統(tǒng)的仿真精度和穩(wěn)定性密切相關(guān)，所以應(yīng)合理地選擇積分步長(zhǎng) h的值。對(duì)于不穩(wěn)定的算法，誤差會(huì)不斷積累，最終可能導(dǎo)致仿真計(jì)算達(dá)不到系統(tǒng)要求而失敗。仿真時(shí)多采用四階龍格 — 庫(kù)塔法，其截?cái)嗾`差較小。 應(yīng)選擇擋次高的計(jì)算機(jī)，其字長(zhǎng)越長(zhǎng)，仿真數(shù)值結(jié)果尾數(shù)的舍入誤差就越小。應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，也可多次采集，以其平均值作為參考初始數(shù)據(jù)。 用預(yù)報(bào)公式求起始值： )1210(),( 0001)0(???????? ythfyy系統(tǒng)仿真算法分析 18 再用校正公式得到系統(tǒng)仿真第一步的值： 第 5章 )]()1210[(211)],(),([211)0(10001????????????? ytfytfhyy系統(tǒng)仿真算法分析 19 （ 3）用二階龍格 — 庫(kù)塔法計(jì)算 根據(jù)公式先計(jì)算出兩個(gè)系數(shù)，再計(jì)算仿真第一步的值： 第 5章 812100),( 001????????????yytfk)(210)(210),(101002?????????????hkyhkyhtfk
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1