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

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341＋-＋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YYNN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YYNN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YYYYNNNN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