电力拖动自动控制系统 系统仿真技术_Chapter 0_0 系统建模与仿真绪论.ppt

控制系统仿真技术;Chapter 0 概述;本章主要内容;仿真的基本概念;仿真原则：相似性原则;0.1 系统、模型与仿真 ;系统;系统 （续）;0.1.2 模型 ;定义如下集合结构： T：时间基，描述系统变化的时间坐标 T为整数则称为离散时间系统， T为实数则称为连续时间系统 X：输入集，代表外部环境对系统的作用。 X被定义为 ,其中 ，X即代表n个实值的输入变量。 Ω：输入段集，描述某个时间间隔内输入模式，是(X,T)的子集。 Q：内部状态集，是系统内部结构建模的核心。 δ：状态转移函数，定义系统内部状态是如何变化的。 它是映射：; 其含义：若系统在 时刻处于状态q，并施加一个输入段 ，则 表示系统处于 状态。 λ：输出函数，它是映射： 输出函数给出了一个输出段集。 Y：输出段集，系统通过它作用于环境。;系统模型层次;Or?n分类：;模型的建立;模型的建立;0.1.3 仿真 ;系统、模型、仿真三者之间的关系 ;系 统;系统、模型、仿真三者之间的关系(续);为了研究、分析、设计和实现一个系统需要进行实验 实验的方法： 1）直接在真实系统上进行 2）先构造模型，然后通过对模型的实验代替（或部分代替）真实系统的实验 通过模型实验的方法日益被人们所使用 ;在真实系统上进行试验 在真实系统上试验会破坏系统的正常运行； 难以按预期的要求改变参数，或者得不到所需要的试验条件； 很难保证每次的操作条件相同，难以对试验结果做出正确的判断； 无法复原； 试验时间太长、费用太大或者有危险等 系统处于设计阶段，真实系统尚未建成;0.2.1 仿真技术在系统设计中的应用 ;(1)工程领域: 机械,航空,航天,电力,冶金,化工和电子等. 非工程领域: 交通管理,生产调度,库存控制,生态环境和社会经济等. (2) CVDS (Continuous Variable Dynamic Systems) 连续（变量动态）系统。 DEDS (Discrete Event Dynamic Systems) 离散事件（动态）系统。 HDS (Hybrid Dynamic Systems) 混合（动态）系统。 ;0.2.2 仿真在教育与训练中的应用 ;0.2.3 仿真在产品开发及制造过程中的应用 ;0.3 系统仿真的类型 ;0.3.1.根据模???的物理属性系统仿真分类;物理仿真：按照真实系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行实验的过程称为物理仿真。 物理仿真的优点是：直观、形象，也称为“模拟”。 物理仿真的缺点是：模型改变困难，实验限制多，投资较大。 数学仿真：对实际系统进行抽象，并将其特性用数学关系加以描述而得到系统的数学模型，对数学模型进行实验的过程称为数学仿真。 计算机技术的发展为数学仿真创造了环境，亦称为计算机仿真 数学仿真优点是：方便、灵活、经济 数学仿真缺点是：受限于系统建模技术，即系统数学模型不易建立。 ; 0.3.1.根据模型的物理属性系统仿真分类(续);0.3.2.根据仿真计算机类型分类 ;0.3.2.根据仿真计算机类型分类（续）;0.3.2.根据仿真计算机类型分类（续）;0.3.3 根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类 ;0.3.4. 根据系统模型的特性分类 ;0. 3.4.根据系统模型的特性分类（续）;0.3.5系统仿真的一般步骤 ;0.4 现代仿真新技术;0.4.2仿真算法;0.4.3仿真计算机/仿真器;0.5 计算机仿真软件; 0.5.2 几种仿真软件 1、PSPICE、ORCAD：通用的电子电路仿真软件，适合于元件级仿真。 2、SYSTEM VIEW：系统级的电路动态仿真软件 3、MATLAB：具有强大的数值计算能力，包含各种工具箱，其程序不能脱离MATLAB环境而运行，所以严格讲，MATLAB不是一种计算机语言，而是一种高级的科学分析与计算软件。 4、SIMULINK：是MATLAB附带的基于模型化图形组态的动态仿真环境。;0.5.3 控制系统计算机辅助设计与仿真技术的发展综述; 控制系统的计算机辅助设计技术的发展目前已达到了相当高的水平，并一直受到控制界的普遍重视。 早在1982年12 月和1984 年12 月，控制系统领域在国际上最权威的IEEE控制系统学会的控制系统杂志(Control Systems Magazine)和IEEE学会的科研报告集(Proceedings of IEEE)分别第一次出版了关于CACSD的专刊 近三十年来，随着计算