[發(fā)明專利]傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中的頻率特性計算方法以及裝置

在審

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• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114117807A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑丙瑞;劉玉輝;張寶坤;丁吉;張海明;屈嚴(yán);陶佳琪;周凡利;陳立平
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F119/02
• 代理公司: 北京知果之信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11541
• 代理人: 高科

本申請公開了一種傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中的頻率特性計算方法以及裝置。該方法包括基于Modelica語言對預(yù)設(shè)的所述傳遞函數(shù)模型的定義；確定頻率特性計算范圍以及頻率點分布；通過Modelica語言實現(xiàn)對復(fù)數(shù)運算的運算符號的重載，用以執(zhí)行復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的運算；對延遲環(huán)節(jié)進(jìn)行處理之后，根據(jù)所述頻率特性計算范圍以及所述頻率點分布進(jìn)行復(fù)數(shù)運算；將所述復(fù)數(shù)運算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的幅頻特性數(shù)據(jù)、相頻特性數(shù)據(jù)；將不同頻率點下計算得到的所述幅頻特性數(shù)據(jù)、所述相頻特性數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)化處理，并通過自定義對數(shù)坐標(biāo)系實現(xiàn)系統(tǒng)頻率特性的可視化。本申請解決了傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中不能計算頻率特性的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及Modelica控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中的頻率特性計算方法以及裝置。

背景技術(shù)

采用Modelica語言所構(gòu)建的系統(tǒng)模型，通過仿真求解可得到系統(tǒng)的時域響應(yīng)，但無法得到系統(tǒng)的頻率特性。實際上，通過Modelica標(biāo)準(zhǔn)庫可以構(gòu)建傳遞函數(shù)模型，再通過串聯(lián)延遲模塊，則可以得到含有延遲環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)模型，在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計過程中，傳遞函數(shù)模型的頻率特性計算作為控制規(guī)律設(shè)計的基礎(chǔ)，是必不可少的。

對于實現(xiàn)基于Modelica包含延遲環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)模型的頻率特性計算將為后續(xù)控制系統(tǒng)設(shè)計奠定必要的基礎(chǔ)。

針對相關(guān)技術(shù)中傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中不能計算頻率特性的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的主要目的在于提供一種傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中的頻率特性計算方法以及裝置，以解決傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中不能計算頻率特性的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中的頻率特性計算方法。

根據(jù)本申請的傳遞函數(shù)模型在Modelica建模環(huán)境中的頻率特性計算方法包括：基于Modelica語言對預(yù)設(shè)的所述傳遞函數(shù)模型的定義，其中，所述傳遞函數(shù)模型的定義包括傳遞函數(shù)分子分母的各項系數(shù)、延遲時間的定義；確定頻率特性計算范圍以及頻率點分布；通過Modelica語言實現(xiàn)對復(fù)數(shù)運算的運算符號的重載，用以執(zhí)行復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的運算；對延遲環(huán)節(jié)進(jìn)行處理之后，根據(jù)所述頻率特性計算范圍以及所述頻率點分布進(jìn)行復(fù)數(shù)運算；將所述復(fù)數(shù)運算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的幅頻特性數(shù)據(jù)、相頻特性數(shù)據(jù)；將不同頻率點下計算得到的所述幅頻特性數(shù)據(jù)、所述相頻特性數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)化處理，并通過自定義對數(shù)坐標(biāo)系實現(xiàn)系統(tǒng)頻率特性的可視化。

進(jìn)一步地，基于Modelica語言對預(yù)設(shè)的所述傳遞函數(shù)模型的定義，其中，所述傳遞函數(shù)模型的定義包括傳遞函數(shù)分子分母的各項系數(shù)、延遲時間的定義：

其中，e^-Ts表示延遲環(huán)節(jié)，T為延遲時間。

進(jìn)一步地，所述通過自定義對數(shù)坐標(biāo)系實現(xiàn)系統(tǒng)頻率特性的可視化，還包括：采用Bode圖對數(shù)坐標(biāo)系實現(xiàn)系統(tǒng)頻率特性的可視化。

進(jìn)一步地，所述確定頻率特性計算范圍以及頻率點分布，包括：確定頻率特性的起始頻率(rad/s)、終止頻率(rad/s)；確定頻率特性計算范圍內(nèi)計算的的頻率點數(shù)；對所述頻率點數(shù)按照對數(shù)分布進(jìn)行處理。

進(jìn)一步地，所述通過Modelica語言實現(xiàn)對復(fù)數(shù)運算的運算符號的重載，用以執(zhí)行復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)的運算，包括：通過所述Modelica語言實現(xiàn)對復(fù)數(shù)運算的運算符號的重載，用于執(zhí)行復(fù)數(shù)運算，其中，所述運算符號至少包括如下功能：加、減、乘、除、取模。

進(jìn)一步地，所述對延遲環(huán)節(jié)進(jìn)行處理之后，根據(jù)所述頻率特性計算范圍以及所述頻率點分布進(jìn)行復(fù)數(shù)運算，包括：

基于歐拉公式將所述延遲環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換為三角函數(shù)形式：