四章面向结构图的数学仿真方法ppt课件

1、第四章 面向结构图的数学仿真方法第四章第四章 面向构造图的数学仿真方法面向构造图的数学仿真方法4.1 典型环节仿真模型确实定 .4.2 面向构造图离散类似法仿真4.3 非线形系统的数学仿真.4.4 延续系统的构造图仿真及程序本章小结第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出4.1 典型环节仿真模型确实定1. 积分环节积分环节0as1xx uy图 4-1 积分环节SasUsYsG0)()()(积分环节如图4-1所示，其传送函数可写为4-1第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出xyuax 0形状方程为4-2离散形状方程为) 1() 1( ) 0 () 0 ( )()()() 1(200

2、nxnyyxnuTanTuanxnx4-3第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出2. 比例积分环节比例积分环节0as1xx uy10aa+图 4-2 比例积分环节构造图cdabcaaaSabsdscsG/ / )(101004-4形状方程与积分环节一致，不同的是输出方程，传送函数可写为其中第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出 100uaaxyuax ) 1() 1() 1( ) 0 () 0 ( )(21)()() 1(10200nuaanxnyyxnuTanTuanxnx比例积分环节的形状方程和输出方程为4-54-6离散形状方程为第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退

3、出3. 惯性环节惯性环节0as1xx uy-1a图 4-3 惯性环节构造图baabcaaSabsacsG/ / )(1010惯性环节的构造图如图4-3所示，其传送函数可写为其中4-7第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出 01xyuaxax ) 0() 0() 1() 1( )()()()()() 1(2yxnxnynuTnuTnxTnxmm惯性环节的形状方程和输出方程为4-94-8离散形状方程为第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出4. 比例惯性环节比例惯性环节10asa12aa xx uy0a图 4-4 比例惯性环节构造图dcabaabdaasaaaabsadscsG/ /

4、 / ) ()(21011200传送函数可写为4-10第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出) 0(/) 0() 1() 1()() 1( )()()()()() 1(0122ydcxnuanxaanynuTnuTnxTnxmm )( 01201uaxaayuaxax 4-124-11离散形状方程为比例惯性环节的形状方程第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出csduys1图 4-5 二阶环节等效构造图除了上述几种典型环节外，常用的还有二阶环节 ，它可由如图4-5所示构造图组成。2120)(asasabsG第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出4.2 面向构造图离散类似法

5、仿真21u0y-图 4-6 系统构造图3411y4y3y2y-2u3u4u第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出 假设由一个系统如图4-6所示，假设知各环节的传送函数，侧很容易将其离散化，而各环节的输入输出关系为432104321yyyyy 00100001001-001001-001 uuuu4-15第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出4.3 非线形系统的数学仿真典型非线性环节仿真子程序)(mu出)(mu入1c01c1c图4-11 饱和非线性特征1. 饱和非线性饱和非线性饱和非线性特征输入-输出之间的仿真流程图。第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出1)(cmu出)

6、()(mumu入出?)(1cmu入?)(1cmu入前往YYNN图 4-12 饱和非线性仿真程序 完成图4-11后，可采用图4-12所示的仿真流程图，并相应地编制子程序在运用中调用。进入子程序1)(cmu出第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出2. 失灵区非线性失灵区非线性1c1c)(mu出)(mu入0图 4-13 失灵区非线性特征图4-13所示的失灵区的线性特征输入-输出之间的仿真流程图如图4-1445第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出1)()(cmumu入出1)()(cmumu入出0)(mu出?)(1cmu入前往YYNN进入子程序?)(1cmu入图 4-14 失灵区非线性

7、仿真子程序第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出3. 齿轮间隙磁带回环非线性图齿轮间隙磁带回环非线性图4-151c1c)(mu出)(mu入0451c图 4-15 齿轮间隙非线性特征流程图见图4-16第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出前往1)()(cmumu入出?)()(10cmumu入出?)( )(0mumu入入?)( )(0mumu入入)( )(0mumu出出1)()(cmumu入出?)()(10cmumu入出 )()( 0mumu出出记下本次输出即进入子程序YYYYNNNN图 4-16 齿轮间隙非线性子程序第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出含有非线性环节反对

8、离散类似仿真程序的设计方法 当系统中有上述典型非线性环节时，离散类似法仿真程序需求做如下修正： 1对每个环节要增设一个参数Z(I)，它表示第I个环节的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个环节入口的那个非线性环节的参数，当第I个环节入口没有非线性环节，C(I)=0。3一个完好的面向构造图的离散类似法仿真程序框图如图4-17所示：第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出输入系统的衔接矩阵W反复上述最后两步，直到计算终了等步长，输入函数输入环节数,0yn)0(),0(iiyx初值输入各环节系数，以及)(),(),(TTTmm计算各个环节的)( )(0ku

9、kuWYUyiii改计算根据环节前的非线性修计算各个环节的输入由根据) 1( ) 1(kykyii改计算根据环节后的非线性修环节的输出根据差分方程计算各个图 4-17 离散类似法仿真程序框图第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出非线性系统仿真举例。统输出响应，分析结果，这三种情况下的系），且失灵区特性（见图、非线性环节为），且节为饱和特征（件图、非线性环、非线性环节；时：分析当加阶跃输入所示。仿真结构图如图有一个四阶非线性系统11343 ; 51142 110184 11ccu第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出确定系统各个环节号根据图4-19所示，写出衔接矩阵运转程序根据提

10、示输入数据结果分析步骤第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出432104321 01000001000001010001 yyyyyuuuu确定系统各个环节号根据图4-19所示，写出衔接矩阵第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出10102211 . 05 . 0sssss非线性环节u1y1u0y3y4u4y2yy3u2us11010s1 . 05 . 0ss22s非线性环节图 4-19 仿真框图图 4-18 四阶非线性系统仿真构造图第四章 面向结构图的数学仿真方法返回主菜单退出 本章是全书的重点之一，所引见的两种面向构造图仿真方法是目前科学研讨和工程实际中常用的仿真方法。 1当延续系统用构造图方式给定后，离散类似法是一种较为简单的方法，该方法的本质就是在系统必要环节的输入与输出端参与虚拟采样器和坚持器，将延续系统离散化，然后分别计算分割开的各个环节的输出量，并按构造图的关系把相应的输入与输出衔接起来，顺序求解计算。由于环节的离