面向結(jié)構(gòu)圖的數(shù)學(xué)仿真方法市公開課一等獎百校聯(lián)賽特等獎?wù)n件

第四章面向結(jié)構(gòu)圖數(shù)學(xué)仿真方法4.1經(jīng)典步驟仿真模型確實定………..4.2面向結(jié)構(gòu)圖離散相同法仿真………4.3非線形系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真……….......4.4連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖仿真及程序……本章小結(jié)…………………第1頁4.1典型環(huán)節(jié)仿真模型確定1.積分步驟圖4-1積分步驟積分步驟如圖4-1所表示，其傳遞函數(shù)可寫為（4-1）第2頁狀態(tài)方程為（4-2）離散狀態(tài)方程為（4-3）第3頁2.百分比積分步驟++圖4-2百分比積分步驟結(jié)構(gòu)圖（4-4）狀態(tài)方程與積分步驟一致，不一樣是輸出方程，傳遞函數(shù)可寫為其中第4頁百分比積分步驟狀態(tài)方程和輸出方程為（4-5）（4-6）離散狀態(tài)方程為第5頁3.慣性步驟-圖4-3慣性步驟結(jié)構(gòu)圖慣性步驟結(jié)構(gòu)圖如圖4-3所表示，其傳遞函數(shù)可寫為其中（4-7）第6頁慣性步驟狀態(tài)方程和輸出方程為（4-9）（4-8）離散狀態(tài)方程為第7頁4.百分比慣性步驟圖4-4百分比慣性步驟結(jié)構(gòu)圖傳遞函數(shù)可寫為（4-10）第8頁（4-12）（4-11）離散狀態(tài)方程為百分比慣性步驟狀態(tài)方程第9頁－圖4-5二階步驟等效結(jié)構(gòu)圖除了上述幾個經(jīng)典步驟外，慣用還有二階步驟，它可由如圖4-5所表示結(jié)構(gòu)圖組成。第10頁4.2面向結(jié)構(gòu)圖離散相同法仿真2-圖4-6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖341＋-＋第11頁假如由一個系統(tǒng)如圖4-6所表示，假如已知各步驟傳遞函數(shù)，側(cè)很輕易將其離散化，而各步驟輸入－輸出關(guān)系為（4-15）第12頁4.3非線形系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真經(jīng)典非線性步驟仿真子程序0圖4-11飽和非線性特征1.飽和非線性飽和非線性特征輸入-輸出之間仿真流程圖。第13頁返回YYNN圖4-12飽和非線性仿真程序完成圖4-11后，可采取圖4-12所表示仿真流程圖，并對應(yīng)地編制子程序在使用中調(diào)用。進(jìn)入子程序第14頁2.失靈區(qū)非線性0圖4-13失靈區(qū)非線性特征圖4-13所表示失靈區(qū)線性特征輸入-輸出之間仿真流程圖如圖4-14第15頁返回YYNN進(jìn)入子程序圖4-14失靈區(qū)非線性仿真子程序第16頁3.齒輪間隙（磁帶回環(huán)）非線性（圖4-15）0圖4-15齒輪間隙非線性特征流程圖見圖4-16第17頁返回記下此次輸出即進(jìn)入子程序YYYYNNNN圖4-16齒輪間隙非線性子程序第18頁含有非線性步驟反對離散相同仿真程序設(shè)計方法

當(dāng)系統(tǒng)中有上述經(jīng)典非線性步驟時，離散相同法仿真程序需要做以下修改：

（1）對每個步驟要增設(shè)一個參數(shù)Z(I)，它表示第I個步驟入口有哪種類型非線性步驟。

（2）對每個步驟要增設(shè)一個參數(shù)C(I)，它表示第I個步驟入口那個非線性步驟參數(shù)，當(dāng)?shù)贗個步驟入口沒有非線性步驟，C(I)=0。（3）一個完整面向結(jié)構(gòu)圖離散相同法仿真程序框圖如圖4-17所表示：第19頁輸入系統(tǒng)連接矩陣W重復(fù)上述最終兩步，直到計算終了圖4-17離散相同法仿真程序框圖第20頁非線性系統(tǒng)仿真舉例第21頁確定系統(tǒng)各個步驟號依據(jù)圖4-19所表示，寫出連接矩陣運行程序依據(jù)提醒輸入數(shù)據(jù)結(jié)果分析步驟第22頁確定系統(tǒng)各個步驟號依據(jù)圖4-19所表示，寫出連接矩陣第23頁非線性步驟非線性步驟圖4-19仿真框圖圖4-18四階非線性系統(tǒng)仿真結(jié)構(gòu)圖第24頁本章小結(jié)

本章是全書重點之一，所介紹兩種面向結(jié)構(gòu)圖仿真方法是當(dāng)前科學(xué)研究和工程實踐中慣用仿真方法。（1）當(dāng)連續(xù)系統(tǒng)用結(jié)構(gòu)圖形式給定后，離散相同法是一個較為簡單方法，該方法實質(zhì)就是在系統(tǒng)必要步驟輸入與輸出端加入虛擬采樣器和保持器，將連續(xù)系統(tǒng)離散化，然后分別計算分割開各個步驟輸出量，并按結(jié)構(gòu)圖關(guān)系把對應(yīng)輸入與輸出連接起來，次序求解計算。因為步驟離散化方可離線計算，所以該方法突出特點是運算速度快，但精度較低。（2）相對于離散相同法而言，在本章第四節(jié)敘述連續(xù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖仿真方用更