主要内容

怎样模拟风景模型代表物理系统

物理系统的表示

本节描述了物理系统数学表示的重要特征,以及如何使用Simscape™ 软件实现了这样的表示。如果您:

  • 需要此类表达的详细信息以提高模型保真度或模拟性能。

  • 正在使用模拟景观语言.

  • 需要排除Simscape建模或模拟故障。

数学表示是物理模拟的基础。有关模拟的详细信息,请参见Simscape模拟的工作原理.

微分、微分代数和代数系统

物理系统的数学表示包括常微分方程(颂歌),代数方程,或两者兼而有之。

  • 颂歌控制着音乐的变化率系统变量包含系统变量的部分或全部时间导数。

  • 代数方程指定系统变量之间的函数约束,但不包含系统变量的时间导数。

  • 没有代数约束,系统是微分的(ODEs)。

  • 没有常微分方程,系统是代数的。

  • 由于常微分方程和代数约束,系统是混合的微分代数(DAE)。

系统变量是微分变量还是代数变量,取决于其时间导数是否出现在系统方程中。

刚度

一道数学题是不易弯曲的如果您寻求的解决方案变化缓慢,但在误差公差范围内还有其他解决方案变化迅速。刚性系统有几个不同量级的固有时间尺度万博 尤文图斯[1].

刚性物理系统有一个或多个在普通意义上表现为“刚性”的组件,例如具有大弹簧常数的弹簧。数学等价物包括准不可压缩流体和低电感。此类系统通常在其某些组件或模式中表现出高频振荡。

事件和零交叉点

事件是系统状态或动态随时间演化的不连续变化;例如,阀门开启或硬停止。有关如何用Simscape语言表示事件的更多信息,请参阅离散事件建模.

A.过零是一种特定的事件类型,由数学函数的值表示。可变步长解算器在检测到过零事件时会采取较小的步长。较小的步骤有助于捕获导致过零的动力学,但它们也会显著降低模拟速度。各种过零检测和分析方法有助于您在模拟速度和精度之间取得正确的平衡。有关详细信息,请参阅在Simscape模型中管理零交叉点.

合作模拟风景代表

Simscape模型相当于将一个或多个物理系统表示为物理网络的一组方程。

管理交通中的零交叉口模拟风景模型

您的模型可以包含由多个来源产生的过零条件:

  • Simscape和Simu万博1manbetxlink®从各自的块库复制的块

  • 在中编程的自定义块模拟景观语言

万博1manbetxSimulink软件具有管理过零事件的全局方法。有关详细信息,请参阅过零检测.

可以在单个块上禁用过零检测,也可以在整个模型中全局禁用过零检测。过零检测通常会提高仿真精度,但会降低仿真速度。

提示

如果过零的准确时间在您的模型中很重要,请保持启用过零检测。禁用过零检测可能会导致严重的模拟不准确。

网络中零交叉点的检测与最小化模拟风景模型

除了通用的Simulink方法外,Simsca万博1manbetxpe软件还提供了特定的工具,可用于检测和管理模型中的过零点:

  • 在模拟之前,您可以使用统计查看器来识别模型中的潜在过零信号。这些信号通常由包含不连续性的运算符和函数(如比较运算符)生成,防抱死制动系统,sqrt功能等等。在模拟过程中,这些信号都不可能产生过零事件,或者一个或多个信号可能具有多个过零事件。有关详细信息,请参阅查看模型统计信息.

  • 记录模型的模拟数据时,可以选择日志模拟统计选项然后,数据日志包括模拟期间的实际过零数据。有关详细信息,请参阅日志模拟统计.

    您可以使用Simscape结果浏览器访问和分析模拟期间记录的过零数据。有关详细信息,请参阅关于Simscape结果资源管理器.

  • 这个SSCZCS函数根据记录的仿真数据打印仿真过程中检测到的过零信息。在调用此函数之前,必须在当前工作区中包含仿真统计数据的仿真日志变量。有关更多信息和示例,请参见SSCZCS.

为实时仿真准备模型时,管理过零尤其重要。看见减少过零有关此工作流的详细示例,请参见。

在中启用和禁用过零条件模拟风景语言

使用Simscape语言为自己的自定义块编写代码时,可以通过在不连续条件表达式的不同实现之间切换,在模型中创建或避免过零条件。你可以:

  • 使用关系运算符,它创建零交叉条件。例如,编程运算符关系:a创建零交叉条件。

  • 使用不产生过零条件的关系函数。例如,编程函数关系:lt(a,b)不创建过零条件。有关在Simscape语言中使用特定函数时是否会产生不连续性的更多信息,请参阅方程.

笔记

使用关系函数,如lt(a,b),in事件谓词始终创建零交叉条件。有关事件谓词的更多信息,请参见离散事件建模.

工具书类

[1] 摩尔,C.B。,用MATLAB进行数值计算,费城,工业和应用数学学会,2004年,第7章

[2] 霍洛维茨,P.,希尔,W。,电子学的艺术,第二版,剑桥,剑桥大学出版社,1989年,第2章

[3] 布罗根,W.L。,现代控制理论,第二版,新泽西州恩格伍德悬崖,普伦蒂斯大厅,1985年