[發明專利]一種基于迭代法的電氣仿真方法

在審

• 申請號: 202110296460.3
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112949238A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 梁文毅;高秋
• 申請（專利權）人: 梁文毅
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/3308
• 代理公司: 溫州青科專利代理事務所(特殊普通合伙) 33390
• 代理人: 錢磊

本發明公開了一種基于迭代法的電氣仿真方法，具體包括如下步驟：S1、在初始化時，讀入網表文件；同時讀入仿真配置文件；S2、構造Jacobian初始矩陣；S3、初始化本次非線性迭代的起始求解向量、右端項；S4、進入求解方程的非線性迭代求解過程；S5、對Jacobian矩陣進行預處理；S6、采用Krylov子空間迭代法求解矩陣方程；S7、根據迭代結果，進行收斂判斷；S8、根據求解向量和右端項狀態與收斂準則進行比較，綜合判斷當前非線性迭代求解收斂條件是否成立；S9、當步驟S8收斂判斷成立時，當前步長迭代結束。本發明采用Krylov子空間迭代法，替代通用求解器中對Jacobian矩陣進行三角分解求解方程的方法，可以有效改進大系統仿真的收斂性能，從而有效提高求解效率。

技術領域

本發明涉及計算機虛擬仿真技術領域，具體為一種基于迭代法的電氣仿真方法。

背景技術

電氣仿真技術廣泛應用于航空、航天、艦船、兵器以及軌道交通等復雜電氣系統的設計，目前通用的求解技術普遍采用直接法求解系統仿真模型。隨著多電、全電技術的發展，獨立供電系統越來越復雜，采用直接法進行復雜電氣系統仿真時，求解過程中面臨著系統發散、效率低下等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于迭代法的電氣仿真方法，以解決上述背景技術中提出的問題，以便提高復雜電氣系統仿真的收斂性能和求解效率。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于迭代法的電氣仿真方法，具體包括如下步驟：

S1、在初始化時，讀入網表文件；同時讀入仿真配置文件；

S2、根據步驟S1導入的網表文件中的信息，基于節點電壓法，建立求解方程，構造Jacobian初始矩陣；

S3、根據向量解狀態，初始化本次非線性迭代的起始求解向量、右端項，并根據上一步向量解狀態，給定當前時刻的步長；

S4、進入求解方程的非線性迭代求解過程：如果當前運算為當前時刻的第一次求解運算，則根據步驟S3提供的步長和初始向量解，更新Jacobian矩陣元素和右端項；如果當前運算不是當前時刻的第一次求解運算，則根據步驟S6計算得到的臨時向量解，更新Jacobian矩陣元素和右端項；

S5、對Jacobian矩陣進行預處理，以減小系數矩陣的條件數；根據所選擇的預處理子，對右端項同步進行處理；

S6、采用Krylov子空間迭代法求解矩陣方程；

S7、根據迭代結果，進行收斂判斷，當矩陣求解收斂后，進入步驟S8，否則返回步驟S6，繼續迭代求解當前矩陣，直到迭代收斂；當超過最大迭代次數仍然不收斂時，給出警告信息；

S8、根據求解向量和右端項狀態與收斂準則進行比較，綜合判斷當前非線性迭代求解收斂條件是否成立，當收斂條件不成立時，將迭代得到的解向量代入到Jacobian矩陣和右端項中，重新更新方程系數和激勵元，進行方程求解，直到非線性求解收斂；當非線性迭代超過設定的最大迭代次數仍然不收斂時，減小步長重新進行迭代求解；

S9、當步驟S8收斂判斷成立時，當前步長迭代結束；根據當前仿真時刻，判斷仿真任務是否完成，若已達到設定的結束時間，則結束仿真，否則根據變步長算法，返回到步驟S3，設定步長、初始化下一個步長對應的解向量，重復步驟S3～S7過程。

優選的，所述步驟S3中非線性迭代采用牛頓-拉斐遜算法，步長的算法采用變步長運算。

優選的，所述步驟S1中的網表文件包括元件類型信息、元件管腳節點連接信息、元件模型參數信息。

優選的，所述步驟S1中的仿真配置文件包括收斂相關參數、變步長相關參數和積分算法。