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| 控制系统仿真，就是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型来代替实际的控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。 通常，控制系统仿真的过程按以下步骤进行： （1） 建立自控系统的数学模型 系统的数学模型，是描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。描述自控系统诸变量间静态关系的数学表达式，称为静态模型；描述自控系统诸变量间动态关系的数学表达式，称为动态模型。最常用的基本的数学模型是微分方程与差分方程。 根据系统的实际结构与系统各变量之间所遵循的物理、化学基本定律，例如牛顿定律、克希霍夫定律、运动动力学定律、焦耳－楞次定律等待来列写出变量间的数学表达式建立数学模型。这是解析法建立数学模型。 对于很多复杂的系统，则必须通过实验方法并利用系统辨识技术，考虑计算所要求的精度，略去一些次要因素，使模型既能准确地反映系统的动态本质，又能简化分析计算的工作。这是实验法建立数学模型。 控制系统的数学模型是系统仿真的主要依据。 （2） 建立自控系统的仿真模型 原始的自控系统的数学模型比如微分方程，并不能用来直接对系统进行仿真，还得将其转换为能够对系统进行仿真的模型。 对于连续系统而言，将像微分方程这样的原始数学模型，在零初始条件下进行拉普拉斯变换，求得自控系统传递函数这数学模型。以传递函数模型为基础，等效变换为状态空间模型，或者将其图形化为动态结构图模型，这些模型都是自控系统的仿真模型。 对于离散系统而言，有像差分方程这样的原始数学模型以及类似连续系统的各种模型，这些模型都可以对离散系统直接进行仿真。 （3） 编制自控系统仿真程序 对于非实时系统的仿真，可以用一般的高级语言，例如Basic或Fortran或C等语言编制仿真程序。对于快速的实时系统的仿真，往往用汇编语言编制仿真程序。当然也可以直接利用仿真程序。 应用MATLAB的TOOLBOX工具箱及其SIMULINK仿真集成环境作仿真工具，这就是MATLAB仿真。控制系统的MATLAB仿真是控制系统计算机仿真一个特殊软件工具的子集。 （4） 进行仿真实验并输出仿真结果 通过仿真实验对仿真模型与仿真程序进行检验和修改，再按照系统仿真的要求输出仿真结果。 |