一阶对象动态特性的差分迭代仿真研究.pdf

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1、·110·工业仪表与自动化装置2012年第4期一阶对象动态特性的差分迭代仿真研究李模刚，莫世雄，赵睿(1．兰州石化职业技术学院信息处理与控制工程系；2．兰州石化公司仪表厂，兰州730060)摘要：给出用差分迭代仿真一阶线性系统的被控对象动态特性的理论依据，并据此理论对一阶对象、一阶线性系统进行了动态仿真。结果表明，在采样周期选择合适的情况下，利用差分迭代算式动态仿真一阶被控对象是完全可行的，而且仿真精度非常高。该文给出的方法具有广阔的应用前景。关键词：动态仿真；差分方程；一阶对象；动态特性中图分类号：

2、0242；TP311文献标志码：A文章编号：1000—0682(2012)04—0l10一o3Diferentialiterativesimulationstudyondynamicsoffirst--orderobjectLIMogang，MOShixiong，ZHAORui(1．InformationProcessingandControlEngineering，La~houPetrochemicalCollegeofVocationalTechnology；2．LanzhouPetrochemi

3、calCompanyInstrumentFactory，Lanzhou730060，China)Abstract：Thetheoreticalbasisofthecontrolledobjectdynamiccharacteristicsisgivenusingandifferentialiterativesimulationfirst—orderlinearsystem。andaccordinglythetheorytodynamicsimulatefirst—orderobject，afirst—

4、orderlinearsystem．Theresultsshowthat，inthesampleperiodtochoosetherightcircumstances，theuseofdifferentialiterativeformulatodynamicallysimulateafirst—ordercontrolledobjectisentirelyfeasible，andthesimulationaccuracyisveryhigh．Thepaperpresentsamethodthathas

5、broadapplicationprospects．Keyword：dynamicsimulation；differentialequation；first—orderobject；dynamiccharacteristics程可以表示为：0引言+=对于化工、炼油等领域的连续变化的被控对象，利用差分方程来构建一个被控对象的数学模型，经其中：T为对象的时间常数，0为输出，为输入。过迭代数值计算获得整个被控对象的动态过程，完以下=t／T代替t，可表示为：成了对一阶被控对象的动态仿真。通过理论和实验+=(2

6、)两方面的研究表明，在采样周期选择合适的情况下，当输人为单位无因次干扰时，求得：利用迭代算式对一阶被控对象进行仿真是完全可行0=1一e(3)的，并且具有非常高的精确度，能够完整地仿真过程当输人为个单位时，以丁=t／T代替可得：控制系统的各个典型环节，为教学应用搭建了一个0=／Z(1一e)(4)动态仿真试验的平台J。所以真实对象(理论上追求的真实对象)的阶1研究对象跃响应曲线的数据可以用式(4)来求取。通过分析传热、液位、压力、RC电路等环节具2差分方程有一阶特性的被控对象，其无因次化后的微分方一阶被控

7、对象的动态特性可以用一阶微分方程收稿日期：2012—04—26表示如下：基金项目：兰州石化职业技术学院教研基金(J08—04)作者简介：李模刚(1969)，男，四川广汉人，讲师，硕士，研究领警+Y=Kx(5)域为计算机系统结构，计算机控制技术，计算数学。其中：T为时间常数，K为放大倍数，为输入，Y为2012年第4期工业仪表与自动化装置输出。控对象。在离散系统中，只有在采样时刻才能有输入变为了了解式(7)仿真对象与式(4)真实对象之化，输人为阶跃，幅值为X(nTs)，≤≤(n+1)。间的差异，可以模拟一

8、个差分对象与真实对象进行上式经过差分变换可得J：比较；不妨取对象参数为“：=400，K=1，T=10，Y[(n+1)]一ay[n]=kbx()(6)=100ms进行实验，以获取对象的数据。其中：a=e-，b=1一e-。表1给出仿真平台在每10s取得的一对数据。表1仿真结果数据与实际测量数据比较式(6)可以变换为：Y[(n+1)]=kbx()+ay[凡](7)式(7)就是一个迭代算式，可以对被控对象进行计算仿真，这种仿真对象称之为差分对象。此迭代算式最重要