混合系统在matlab环境下的建模和仿真

混合系统是集连续动态系统和离散事件为一体的复杂动态系统,是近年来控制理论研究领域的热门课题.由于混合系统既含连续变量义含离散事件,给处理这类系统带来了复杂性.一般混合系统建立模方法有:混合自动机,混合petri,时段演算及其扩展等模型.在概述混合系统概念与特点的基础上,介绍了混合系统研究中的建模与仿真问题.结合超市冰柜系统用混合自动机建模,并用MATLAB中的SIMULINK和STATEFLOW进行仿真.仿真结果表明效果很好,为系统分析和设计提供了有力的工具.     

半张量积理论在网络遥操作系统中的应用

研究了网络遥操作系统的半张量积建模问题.网络遥操作系统中存在人机交互以及大时延事件,这使得系统中既有离散事件动态又有连续动态,当系统的离散事件动态与底层连续动态相互作用耦合强烈时,系统的性能、行为分析变得更为复杂.本文通过引入半张量积给出了一种新的半张量积混杂建模方法,它把一类特定事件系统建模为布尔系统,通过半张量积方法得到类似于离散动态系统的方程.它将系统中离散事件和连续动态相互耦合的地方表达为半张量积的形式,最后经过扩张简化得到完整统一的系统数学模型,它将有利于进一步分析、计算.本文给出的半张量积建模方法和步骤具有一定的通用性和一般性.此外本文还对基于半张量积的混杂网络遥操作系统模型进行了基于事件控制和时间控制的仿真.仿真结果表明,半张量积建模方法完全可信、可行,基于事件控制的方法在网络遥操作控制中明显优于基于时间控制的方法.     

费斯托气伺服仓库混杂系统建模与分析

费斯托公司气伺服仓库的工件供给与提取具有离散事件状态转移的系统特征,另一方面三维气伺服手臂和传送带具有连续系统运动特征,表明费斯托气伺服仓库是一个典型的混杂系统。基于此,采用了瑞士联邦理工大学混杂系统研究中心开发的混杂系统建模架构及其描述语言和基于滚动优化算法的混杂系统控制器为费斯托气伺服仓库建立混杂系统模型,并在MATLAB/Simulink Hybrid Toolbox环境下进行仿真,对气伺服仓库工件的存数数量,气臂的动作与行程,进出货时间的调度进行优化控制。     

采用多Lyapunov函数的混杂系统稳定性研究

针对一类由离散事件监控的连续动态子系统组成的混杂动态系统, 首先分析利用多Lyapunov函数方法已有成果, 指出切换超平面为滑动模时, 利用这种方法不能确保混杂系统的稳定. 基于Filipov理论给出了能活稳定性结果. 对于混杂系统的连续动态子系统为线性时不变情况下, 研究了混杂系统二次镇定条件. 最后给出一个例子来说明本文方法.     

一类不确定脉冲型混杂系统的保代价控制

针对混合代价函数,研究了参数不确定脉冲型混杂系统的保代价控制问题,给出了混杂状态反馈保代价控制律的设计方法,由此得到的控制律既能使系统闭环鲁棒渐近稳定,又可使系统的闭环混合代价指标在对象参数摄动的范围内不超过确定的上界.本文提出的控制律不仅包含连续时间动态,也包含离散事件动态,而且其离散事件动态行为不需要与被控系统的离散事件动态行为一致,因此设计时不要求被控系统的每个连续时间子系统都具有可控性.仿真结果表明所提设计方法是可行有效的.     

基于MATLAB/Simulink的电力系统仿真

通过一个示例介绍了MATLAB6.5电力系统工具箱的应用.依据一个工厂的厂用电供电系统电路模型要求,利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了该系统的仿真模型,得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由断路器自动跳闸隔离故障的仿真结果,并分析了这一暂态过程,表明了MATLAB电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具.     

模拟移动床分离过程的模型预测控制方法研究

模拟移动床是一种能够实现连续色谱分离的装置,目前已广泛应用于石油化工、生物制药等领域。模拟移动床色谱分离过程是连续变量和离散变量并存的混杂系统,对其模型研究以及控制方法的研究都存在很大难度。在对模拟移动床过程建模基础上,运用线上求解法对其进行数值求解,生成数据,应用MATLAB系统辨识工具箱进行辨识,得出两入两出的模拟移动床传递函数模型,并在此基础上设计模型预测控制器。仿真结果表明了所用方法的有效性,为模拟移动床过程控制方法的研究和推广奠定了基础。     

基于混杂理论的机器人辅助康复治疗控制方法

现有机器人辅助康复治疗控制方法大多是分别从机器人连续变量运动控制或医师离散事件决策控制角度设计控制器,未能将系统这种混杂特性融于统一框架内,具有一定的局限.为更好解决上述问题,本文在分析机器人辅助康复过程的连续与离散混杂特性的基础上,以渐进抗阻肌力训练过程为例,提出一种基于混杂理论的机器人辅助康复治疗控制方法.该方法通过定义肌力训练过程中离散系统控制状态、控制输出向量及连续系统状态转换产生的离散事件,设计了基于混杂自动机的离散事件决策控制器.临床实验结果表明,混杂系统理论应用于机器人辅助康复过程具有较好的有效性和实用性.     

混合电梯群控系统建模及新型优化调度策略*

为了简化电梯系统建模问题的复杂性,国内外学者一直将电梯系统作为离散事件动态系统来分析,然而实质上电梯群控系统是一种典型的混合系统,包含了连续状态和离散状态以及复杂的人为逻辑策略。针对这一情况,打破此传统分析方法,将电梯作为混合动态系统进行分析,以细胞自动机理论为基础,加入多种连续速度曲线,建立了完整的混合电梯群控模型。仿真结果表明该模型结构简单,具有较强适应能力和可扩展性。同时,针对粒子群算法容易陷入局部最小值的缺陷,对其加以改进,提出一种新型的调度策略,并应用到混合电梯群控系统模型中,进行优化派梯。仿真     

具有离散决策器的混杂控制系统模型结构

利用传统的连续控制系统理论方法，提出一种新的具有离散决策器的混杂控制系统模型结构，既体现了混杂系统的特点，又继承了传统连续控制系统模型的特点，同时，上层离散决策的引入，使得离散动态的控制化比传统的Ｒ／Ｗ监控更有主动性，有利于描述实际的混杂控制系统。为进一步研究混杂控制系统的分析与控制综合问题带来很多方便。     

MATLAB在电力系统仿真研究中的应用

随着科学技术的发展,电力系统变得越来越复杂,电气工程师掌握一种好的能对电力系统进行仿真的软件是学习和研究的需要。文章简要介绍了MATLAB发展历史、组成和强大的功能,并用两个简单例子分别就编程仿真和框图式仿真两方面分析了MATLAB这种软件在电力系统仿真研究中的具体应用。在充分利用已有模型的基础上,对MATLAB中这两者仿真方式进行有机结合或采取等效电路法,就能对特殊、复杂地电气系统地进行高效仿真研究,因此,掌握编程仿真和框图式仿真是电气工程师学好MATLAB的基础。与众多专门的电力系统仿真软件相比,MATLAB软件具有易学、功能强大和开放性好,是电力系统仿真研究的有力工具。     

面向自动化装配的一类智能混杂系统

针对混杂系统理论和方法尚不能处理不确定性以及意外事件的发生等问题，将已有的智能理论和混杂系统理论进行有机结合，是一项有效的解决途径。在分析自动化装配中连续和离散变量组成混杂系统基础上，提出了集成装配计划和调度的一类智能混杂系统，给出了智能决策接口以及和智能技术的互连，分析了基于模糊神经网络和粗糙集的智能解决策略，使一类混杂系统具有智能决策功能。通过对一自动化装配实例建立极大代数模型和神经网络的仿真实验，验证了系统分析方法的可行性和有效性。     

蒸汽锅炉安全联锁系统的建模及校验

蒸汽锅炉实时控制系统一股用于控制炉内水位．使其保持在特定的范围内。为了加强环保和安全监测，蒸汽锅炉实时控制系统等过程控制中的有关场所要设置监测报警及安全联锁系统．所以其安全联锁系统的设计与验证也非常重要。本文采用Stateflow工具在有限状态机理论的基础上，建立蒸汽锅炉安全联锁系统的离散模型并根据输入输出验证其安全性．并结合Sf2smv工具从Stateflow产生Smv(Symbolic Model Verifier)程序。自动检验Stateflow状态图的属性，以此来检验蒸汽锅炉安全联锁系统的设计是否合理。     

飞机高压直流电源系统计算机仿真的新方法

飞机高压直流电源系统是一种新型的飞机电源系统。该文提出一种基于MATLAB的计算机仿真功能对飞机高压直流电源系统进行研究的新方法。仿真结果表明，MATLAB提供的SIMULINK和PSB两个工具箱的联合使用，是对飞机高压直流电源系统进行仿真的一个很好的方法。     

基于CI的智能检测与虚拟仪器诊断系统研究

通过对计算智能的智能诊断方法的研究和在故障特征提取中的分析与探讨,并结合VC++和MATLAB的优点,采用两者混合编程的方法开发了机械传动损伤检测与故障分析的虚拟仪器诊断系统;在VC++环境下完成了系统界面的设计,利用MATLAB软件实现试验数据的分析计算、信号处理及图形显示等任务,通过接口软件完成了在VC++下调用*.m文件转换后的程序,从而成功研制出具有不同种类多种功能的齿轮故障分析诊断软件系统;该软件系统包括机械传动齿轮振动信号的采集导入、信号分析处理、特征提取、图形可视化显示、故障检测与诊断和检测与监控等功能;通过测试验证表明,该系统能够很好地对齿轮进行故障检测与诊断,从而实现了虚拟仪器诊断系统的应有功能。     

应用MTLAB分析模拟化学振荡的过程

化学振荡反应作为非线性科学研究的真实典型范例,采用传统的计算机语言编程,作理论分析模拟烦琐而困难。本文建议用MATLAB功能强大的solve,jacobian,eig,ode,plot等内部函数,对Lotka-Volterra和Belousov-Zhabotinsky两个典型的化学振荡反应进行理论分析和数值模拟。结果表明MATLAB能够可靠、简便地寻找出振荡动力学区域并对化学动力学方程组数值积分,可以成为化学振荡理论研究的有力工具。     

基于UML的仿真系统分析

在仿真过程中,真实系统通常被认为是一个离散/连续混合系统,分布式仿真是这一类系统仿真实现的有效方法,在分布式仿真的具体实现过程中,系统分析是其中的关键步骤,文中以导弹攻防对抗仿真系统为例,对系统分析中的面向对象分析,分析工具的选择等问题进行了分析。最后给出了具体的分析实例。     

Model predictive control of a power-split hybrid electric vehicle system

This paper presents a model predictive control approach for the energy management problem of a power-split hybrid electric vehicle system. The model predictive control is suggested to optimally share the road load between the engine and the battery. By analyzing the configuration of the power-split hybrid electric vehicle system, we developed a simplified model for better implementation of model predictive control. The model predictive control problem is solved using numerical computation method: continuation and generalized minimum residual method. Computer simulation results showed that the fuel economy was better using the model predictive control approach than the ADVISOR rule-based approach in three cases. We conclude that the model predictive control approach is effective for the application of power-split hybrid electric vehicle systems energy management and has the potential for real-time implementation. The simplified modeling method of the power-split hybrid electric vehicle system configuration can be applied to other configurations of hybrid electric vehicle.     

异结构混沌系统同步及其在保密通信中的应用

针对统一混沌系统和Qi混沌系统的模型，根据主动控制思想和Lyapunov稳定性定理，构造主动控制器使得这两个异结构的混沌系统实现同步，并且实现了驱动系统参数已知而响应系统参数未知的异结构混沌系统的白适应同步，并且能较怏的辨析出系统的未知参数．并利用MATLAB进行数字仿真，将同步的异结构混沌系统应用到混沌掩盖和混沌扩频保密通信中．仿真结果表明，异结构混沌系统能够实现稳定的同步，且在混沌掩盖和混沌扩频保密通信中，有用信号均能有效地在接收端恢复出来．     

混合系统建模理论与混合系统模型

在现代工程仿真中,大部分仿真对象表现出同时具有连续和离散对象的特征,利用现有的离散或者连续建模理论不能全面的反应出对象特性,需要对混合系统的建模进行相应的理论研究.从系统理论出发,围绕着系统的连续属性和离散属性,以及他们对系统信息的响应,还有他们之间的相互作用为中心,建立混合系统模型的形式化表达和系统理论基础,并在此基础上建立了混合系统模型.以此模型为基础,在实践中为某大型仿真项目中的工程对象建立了混合模型,在仿真中得到有效的应用.