Математическое моделирование. Структура программы при моделировании по системе дифференциальных уравнений, страница 2

Название метода, порядок точности, условие  численной устойчивости

Расчетное соотношение

Метод Эйлера p = 1, ∆t < T

Yi = Yi1 + ∆t fi1

Неявный метод Эйлера p =1

Yi) = Yi1 + ∆t fi(ν−1)

Усовершенствованный метод Эйлера

p = 2, ∆t < 2 ⋅ T

Yi(1) = Yi−1 + ∆t fi−1

                Yi( )         

Метод Рунге-Кутта

p = 4, ∆t < 2,7853 ⋅T

Yi

Yi−0,5

Yi( )1

Yi( )

( )2 = Yi−1 + 2t fi−0,5( )1

= Yi−1 + ∆t fi−0,5( )2

Метод Адамса-Бэшфорта p = 2

                Yi            

Метод Адамса-Мултона p = 4

Yi( )

Yi( )

Метод Хэмминга

Yi( )

Yi( )

Yi( )

( )

Метод Башарина

p =2, ∆t < 2 ⋅ T

Yi( )ν

                             t , Xti 2t , Yi−1 +2Yi(ν−1) 

= Yi1 + ∆t f ti − 2      

Если в расчетном соотношении метода отсутствует выражение для первой итерации (Yi( )1 ), то его следует рассчитывать по методу Эйлера.

Индексы значений правых частей уравнений показывают какие значения переменных Y и времени подставляются в выражения правых частей f (t, X, Y) . Например: fi1 = f (t − ∆t, X(t − ∆t),Yi1) , fi(ν−1) = f (t, X( )t ,Yi(ν−1)), fi−0,5(1) = f (t − 0,5⋅∆t, X(t − 0,5⋅∆t),Yi−0,5( )1 ).

1.3.  Статические звенья

В состав любой системы автоматического управления входят

статические элементы, такие, как сумматоры, вычитатели, перемножители, звенья с ограничением, с зоной нечувствительности и др.  В табл. 1.2 приведены соотношения для расчета выходного сигнала звеньев с нелинейными характеристиками.

1.4.  Динамические звенья

В состав автоматизированных электроприводов входят различные динамические элементы. Их обозначения и передаточные функции приведены в табл. 1.3.

При составлении системы уравнений следует иметь ввиду, что уравнение записывается для выходного сигнала звена. Поэтому для интегрирующего и апериодического звеньев составляются дифференциальные уравнения в форме Коши, а для дифференцирующего и форсирующего – алгебраические. Например, передаточная функция апериодического звена

                                                               W( )    , где x( )p – операторное изображение входного сигнала звена; y(p) – операторное изображение выходного сигнала звена; K – коэффициент передачи звена; T – постоянная времени звена. Выразим y(p):

y( )p = T Kp +1⋅ x( )p .

Умножим на (T p +1) и раскроем скобки:

y( )p ⋅(T p +1)= K x(p)

T py(p)+ y(p)= K x(p).

Таблица 1.2 Расчетные соотношения для статических нелинейных звеньев

Статическая характеристика звена

Расчетное соотношение

Выде

литель модуля

y = x

Звено с

 ограничением

y = K x,

Y

y =  0−+,   припри      yy <> YY00−+,

Y0 ,  

Релейный

элемент (сигнатура)

Y0+,   при   x > 0,

                               = 0,   при   x = 0, 

y

Y0−,   при   x < 0 

Звено с зоной

 нечувствительности

K ⋅ (x X 0+),   при   x > X 0+,

y

                   = 0,   при   X 0− ≤ x X 0+,       

K ⋅ (x + X 0−),   при   x < X 0

Звено с зоной нечувс

твительности и ограничением

K ⋅ (x X0+),   при   x > X0+, y = 0,   при   X0− ≤ x X0+,

K ⋅ (x + X0−),   при   x < X0−, 

Y

y =  0+,   припри      yy <> YY00−+,

Y0−,  

Звено с п

етлей гистерезиса

Y

y =  00+−,   припри      xx <> XX00−+,

Y ,