面向结构图的数学仿真方法市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

,第四章 面向结构图的数学仿真方法,返回,主菜单,退出,第四章 面向结构图数学仿真办法,4.1 典型环节仿真模型确实定,.,4.2 面向结构图离散相同法仿真,4.3 非线形系统数学仿真,.,4.4 连续系统结构图仿真及程序,本章小结,第1页,第1页,4.1 典型环节仿真模型拟定,1.积分环节,图 4-1 积分环节,积分环节如图4-1所表示，其传递函数可写为,（4-1）,第2页,第2页,状态方程为,（4-2）,离散状态方程为,（4-3）,第3页,第3页,2.百分比积分环节,+,+,图 4-2 百分比积分环节结构图,（4-4）,状态方程与积分步骤一致，不同是输出方程，传递函数可写为,其中,第4页,第4页,百分比积分环节状态方程和输出方程为,（4-5）,（4-6）,离散状态方程为,第5页,第5页,3.惯性环节,-,图 4-3 惯性环节结构图,惯性环节结构图如图4-3所表示，其传递函数可写为,其中,（4-7）,第6页,第6页,惯性环节状态方程和输出方程为,（4-9）,（4-8）,离散状态方程为,第7页,第7页,4.百分比惯性环节,图 4-4 百分比惯性环节结构图,传递函数可写为,（4-10）,第8页,第8页,（4-12）,（4-11）,离散状态方程为,百分比惯性环节状态方程,第9页,第9页,图 4-5 二阶环节等效结构图,除了上述几种典型环节外，惯用尚有二阶环节 ，,它可由如图4-5所表示结构图构成。,第10页,第10页,4.2 面向结构图离散相同法仿真,2,-,图 4-6 系统结构图,3,4,1,-,第11页,第11页,假如由一个系统如图4-6所表示，假如已知各环节传递函数，,侧很容易将其离散化，而各环节输入输出关系为,（4-15）,第12页,第12页,4.3 非线形系统数学仿真,典型非线性环节仿真子程序,0,图4-11 饱和非线性特性,1.饱和非线性,饱和非线性特性输入-输出之间仿真流程图。,第13页,第13页,返回,Y,Y,N,N,图 4-12 饱和非线性仿真程序,完毕图4-11后，可采用图4-12所表示仿真流程图，并相应地编制,子程序在使用中调用。,进入子程序,第14页,第14页,2.失灵区非线性,0,图 4-13 失灵区非线性特性,图4-13所表示失灵区线性特性输入-输出之间仿真流程图如图4-14,第15页,第15页,返回,Y,Y,N,N,进入子程序,图 4-14 失灵区非线性仿真子程序,第16页,第16页,3.齿轮间隙（磁带回环）非线性（图4-15）,0,图 4-15 齿轮间隙非线性特性,流程图见图4-16,第17页,第17页,返回,记下本次输出即,进入子程序,Y,Y,Y,Y,N,N,N,N,图 4-16 齿轮间隙非线性子程序,第18页,第18页,含有非线性环节反对离散相同仿真程序设计办法,当系统中有上述典型非线性环节时，离散相同法仿真程序需要,做下列修改：,（1）对每个环节要增设一个参数Z(I)，它表示第I个环节入口有哪种类型非线性环节。,（2）对每个环节要增设一个参数C(I)，它表示第I个环节入口那,个非线性环节参数，当第I个环节入口没有非线性环节，C(I)=0。,（3）一个完整面向结构图离散相同法仿真程序框图如图4-17,所表示：,第19页,第19页,输入系统连接矩阵W,重复上述最后两步，直到计算终了,图 4-17 离散相同法仿真程序框图,第20页,第20页,非线性系统仿真举例,第21页,第21页,拟定系统各个环节号,依据图4-19所表示，写出连接矩阵,运营程序依据提醒输入数据,结果分析,环节,第22页,第22页,拟定系统各个环节号,依据图4-19所表示，写出连接矩阵,第23页,第23页,非线性环节,非线性环节,图 4-19 仿真框图,图 4-18 四阶非线性系统仿真结构图,第24页,第24页,本章小结,本章是全书重点之一，所简介两种面向结构图仿真办法是当前科学研究和工程实践中惯用仿真办法。,（1）,当连续系统用结构图形式给定后，离散相同法是一个较为简朴办法，该办法实质就是在系统必要环节输入与输出端加入虚拟采样器和保持器，将连续系统离散化，然后分别计算分割开各个环节输出量，并按结构图关系把相应输入与输出连接起来，顺序求解计算。由于环节离散化方可离线计算，因此该办法突出特点是运算速度快，但精度较低。,（2）,相对于离散相同法而言，在本章第四节叙述连续系统结构图仿真方用更泛。它们基本原理是同样，但后者对各环节计算是仿真运营中分别计算，因此它能够提供各种积分揭发供用户选择，并且有较高精度，但带来问题是计算速度慢，并且需要排序，所避免结构图中出现代数环。,第25页,第25页,