《控制系統(tǒng)建模與仿真（基于MWORKS）》1、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述2、控制系統(tǒng)建模與仿真理論基礎(chǔ)3、基于MWORKS的控制系統(tǒng)時(shí)域分析4、基于MWORKS的控制系統(tǒng)頻域分析5、基于MWORKS的控制系統(tǒng)校正分析6、基于MWORKS的狀態(tài)空間極點(diǎn)配置7、應(yīng)用實(shí)例全套可編輯PPT課件

MWORKS平臺(tái)概述1仿真平臺(tái)MWORKS概述2系統(tǒng)建模仿真環(huán)境——Sysplorer3科學(xué)計(jì)算環(huán)境——Syslab目錄3本課件是可編輯的正常PPT課件4MWORKS是繼CAD、CAE之后新一代系統(tǒng)級(jí)數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真工業(yè)軟件，是數(shù)字化變革制高點(diǎn)CAD、CAE主要用于產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)，MWORKS用于系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)仿真，是數(shù)字化核心技術(shù)國(guó)際排名前十的工業(yè)軟件巨頭紛紛擁抱系統(tǒng)仿真，從局部走向系統(tǒng)MWORKS是國(guó)際先進(jìn)、亞洲唯一、完全自主的系統(tǒng)仿真軟件，具有國(guó)際排名前三的自主內(nèi)核亞洲唯一完全自主的系統(tǒng)仿真軟件，中國(guó)唯一國(guó)際同步的設(shè)計(jì)仿真通用工業(yè)軟件已經(jīng)為英國(guó)Ricardo公司提供內(nèi)核授權(quán)，中國(guó)首例向國(guó)外輸出內(nèi)核的設(shè)計(jì)仿真工業(yè)軟件MWORKS正在成為中國(guó)的MATLAB,可以替代超越一大類專業(yè)軟件MWORKS是中國(guó)離MATLAB:最近的軟件，在工業(yè)上正在向輕量級(jí)達(dá)索3DE方向發(fā)展MWORKS基于開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)Modelica、具有自主仿真求解內(nèi)核，正在替代一系列專業(yè)和行業(yè)軟件1.1仿真平臺(tái)MWORKS概述本課件是可編輯的正常PPT課件1.2MWORKS仿真平臺(tái)框架本課件是可編輯的正常PPT課件1.3MWORKS仿真平臺(tái)場(chǎng)景支撐SyslabSysplorerSysbuilderMWORKS.SDKMohubSysplorerSyslab支撐CPS的設(shè)計(jì)與建模仿真支撐裝備數(shù)字化支撐教育生態(tài)建設(shè)本課件是可編輯的正常PPT課件1.4MWORKS2024a——新品發(fā)布會(huì)2024年2月25日，以“創(chuàng)新兼蓄不止于替代”為主題的新一代科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)MWORKS2024產(chǎn)品發(fā)布會(huì)于江蘇省蘇州市隆重召開(kāi)。會(huì)議由蘇州同元軟控信息技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱“同元軟控”）、深圳景元數(shù)宇科技有限公司與哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算學(xué)部聯(lián)合主辦，由工業(yè)和信息化部人才交流中心和科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真聯(lián)盟（籌）指導(dǎo)。本課件是可編輯的正常PPT課件1.4MWORKS2024a——新品發(fā)布會(huì)本課件是可編輯的正常PPT課件1.4MWORKS2024a——三大關(guān)鍵能力模型和生成的代碼之間具備雙向追溯能力Sysblock框圖建模：功能、性能、易用性全面對(duì)標(biāo)實(shí)現(xiàn)本次MWORKS2024a創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)Sysblock建模；混合建模仿真可以無(wú)縫集成物理、框圖、狀態(tài)機(jī)模型；支持真正的多范式統(tǒng)一建模，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一建模環(huán)境、統(tǒng)一語(yǔ)言規(guī)范、統(tǒng)一編譯分析、統(tǒng)一代碼生成、統(tǒng)一調(diào)度求解。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS2024a已支持CPS系統(tǒng)模型代碼生成，Syslab代碼生成具有唯一性、復(fù)雜性、獨(dú)特性、適用性4大優(yōu)越特性，不僅擁有全球首創(chuàng)的Julia靜態(tài)代碼生成技術(shù)，而且深入語(yǔ)言內(nèi)核，源碼自主可控。同時(shí)，低延遲加載、部署體積小、支持跨平臺(tái)/硬件架構(gòu)、支持嵌入式部署Julia算法，并且不依賴JuliaRuntime（運(yùn)行時(shí)），未來(lái)前景廣闊。標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放、兼容，才能形成生態(tài)。MWORKS2024a具備豐富的專業(yè)工具箱，提供AI與數(shù)據(jù)科學(xué)、信號(hào)處理與通信、控制系統(tǒng)、機(jī)械多體、代碼生成校核&驗(yàn)證與確認(rèn)、模型集成與聯(lián)合仿真等多個(gè)類別的應(yīng)用工具，滿足多樣化的數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析、仿真及優(yōu)化需求。1.4MWORKS2024a——三大關(guān)鍵能力本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS歷經(jīng)5年重構(gòu)推出新一代完全自主的系統(tǒng)建模仿真引擎，在求解規(guī)模、求解效率、魯棒性上從國(guó)際同步實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先，系統(tǒng)建模仿真引擎4年前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)歐美出口?？茖W(xué)計(jì)算環(huán)境實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)言高易用、計(jì)算高性能和部署高效率的統(tǒng)一。亮點(diǎn)一：超強(qiáng)性能國(guó)際先進(jìn)1.4MWORKS2024a——五大亮點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件亮點(diǎn)二：智能加持擁抱未來(lái)用智能化的工具創(chuàng)造智能數(shù)字化裝備，持續(xù)讓AI融入MWORKS的每個(gè)環(huán)節(jié)。AI驅(qū)動(dòng)的編碼助手，大幅提升編碼效率。△MWORKSCopilot自動(dòng)編程1.4MWORKS2024a——五大亮點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件亮點(diǎn)三：端云一體協(xié)同進(jìn)化平臺(tái)基于統(tǒng)一架構(gòu)和內(nèi)核同時(shí)提供單機(jī)版和云化版本，單機(jī)版和云化版本可以獨(dú)立運(yùn)行或協(xié)同運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)、內(nèi)核、算法、模型及數(shù)據(jù)的端云一體化，滿足不同用戶多樣化的部署場(chǎng)景需求?！鱉WORKSOnline完備的在線交互式編程環(huán)境△MWORKSOnline提供更便捷的圖文交互建模1.4MWORKS2024a——五大亮點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件亮點(diǎn)四：兼蓄經(jīng)典創(chuàng)新超越Simulink模型導(dǎo)入●直接導(dǎo)入Simulink模型文件(.slx)，解析并轉(zhuǎn)換成Sysplorer模型●支持80+Simulink常用組件的轉(zhuǎn)換●支持12種Simulink求解算法●支持Simulink子系統(tǒng)模型的轉(zhuǎn)換●某芯片產(chǎn)業(yè)的80+應(yīng)用場(chǎng)景案例，驗(yàn)證通過(guò)率94%，對(duì)標(biāo)精度達(dá)到1e-15△Simulink模型導(dǎo)入△M語(yǔ)言兼容運(yùn)行M語(yǔ)言兼容運(yùn)行●無(wú)需安裝MATLAB，直接運(yùn)行在Syslab上●M語(yǔ)法及程序行為兼容度超過(guò)97%●支持代碼調(diào)試、搜索路徑、MEX機(jī)制等高級(jí)功能●某芯片產(chǎn)業(yè)的77+應(yīng)用場(chǎng)景案例，8萬(wàn)行代碼，驗(yàn)證通過(guò)率100%，對(duì)標(biāo)精度達(dá)到1e-15MWORKS2024a自主開(kāi)發(fā)的M語(yǔ)言編譯解釋引擎MLang，無(wú)需安裝MATLAB，直接運(yùn)行M腳本；新增支持Simulink模型導(dǎo)入，一鍵轉(zhuǎn)換為Sysplorer模型。實(shí)現(xiàn)用戶歷史數(shù)字資產(chǎn)的高效復(fù)用。1.4MWORKS2024a——五大亮點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件采用國(guó)際知識(shí)模型統(tǒng)一表達(dá)規(guī)范Modelica、新一代科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言Julia等開(kāi)放規(guī)范或語(yǔ)言，定義新一代科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)開(kāi)放架構(gòu)與接口規(guī)范，構(gòu)建信息物理融合系統(tǒng)設(shè)計(jì)建模與仿真計(jì)算開(kāi)放平臺(tái)。MWORKS具備算法、模型、工具、應(yīng)用等多層次擴(kuò)展開(kāi)發(fā)能力，支持與企業(yè)、高校、院所等合作伙伴共建行業(yè)數(shù)字化開(kāi)放生態(tài)。亮點(diǎn)五：開(kāi)放架構(gòu)生態(tài)共贏△共建行業(yè)數(shù)字化開(kāi)放形態(tài)1.4MWORKS2024a——五大亮點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件1.4MWORKS2024a——解決方案MWORKS2024a控制系統(tǒng)工具箱全新發(fā)布7個(gè)工具箱，大幅更新3個(gè)工具箱，基于全新推出的Sysblock框圖工具，全面提供與對(duì)標(biāo)產(chǎn)品媲美的框圖和狀態(tài)圖建模、代碼生成、模型代碼雙向追溯等能力，實(shí)現(xiàn)框圖、狀態(tài)機(jī)和物理模型的無(wú)縫統(tǒng)一，提供了相對(duì)完整的控制系統(tǒng)解決方案，通過(guò)多范式統(tǒng)一建模實(shí)現(xiàn)控制與被控對(duì)象的統(tǒng)一建模、仿真及代碼生成，采用統(tǒng)一建模環(huán)境和工具鏈支撐控制系統(tǒng)全流程研發(fā)?！鱉WORKS控制系統(tǒng)解決方案本課件是可編輯的正常PPT課件△利用Sysblock狀態(tài)機(jī)開(kāi)展控制系統(tǒng)中調(diào)度邏輯的建模、設(shè)計(jì)與仿真1.4MWORKS2024a——解決方案本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS2024a電子信息系列工具箱全新發(fā)布小波工具箱、相控陣系統(tǒng)工具箱、雷達(dá)工具箱3個(gè)工具箱，大幅更新3個(gè)工具箱，功能更全面。MWORKS2024a版本對(duì)信號(hào)處理庫(kù)核心函數(shù)進(jìn)行全面性能優(yōu)化，相較于2023a，函數(shù)首次運(yùn)行速度提升約40%，核心函數(shù)平均運(yùn)行耗時(shí)約為M軟件60%?；贛WORKS2024a電子信息系統(tǒng)解決方案，延申出5G無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案、射頻前端和基帶設(shè)計(jì)解決方案、雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案，實(shí)現(xiàn)信息多學(xué)科共享基礎(chǔ)算子，電磁空間域構(gòu)建基礎(chǔ)樣機(jī)?！鱉WORKS2024a電子信息系列工具箱功能全面覆蓋1.4MWORKS2024a——解決方案本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS2024a全面推出CAD工具和ROMBuilder工具，升級(jí)FMI工具、ROMBuilder工具、DesignOptimization工具和Syslink工具，更好地實(shí)現(xiàn)信息-物理融合、設(shè)計(jì)-驗(yàn)證融合、幾何-狀態(tài)融合、系統(tǒng)-專業(yè)融合和多物理場(chǎng)融合，支持開(kāi)展基于體系模型的裝備論證、基于系統(tǒng)模型的裝備正向設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、數(shù)字樣機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝備虛擬試驗(yàn)和基于數(shù)字孿生的裝備數(shù)字化運(yùn)維，全面支撐裝備系統(tǒng)研制模式變革、產(chǎn)品智能升級(jí)和數(shù)智資產(chǎn)重構(gòu)，徹底顛覆信息化時(shí)代的傳統(tǒng)裝備研發(fā)模式?！鱉WORKS2024a數(shù)字樣機(jī)與數(shù)字孿生解決方案1.4MWORKS2024a——解決方案本課件是可編輯的正常PPT課件△MWORKS2024a更好支持全要素?cái)?shù)字樣機(jī)構(gòu)建1.4MWORKS2024a——解決方案本課件是可編輯的正常PPT課件1.4MWORKS2024a——發(fā)布小結(jié)●創(chuàng)新性地在Sysplorer統(tǒng)一環(huán)境下實(shí)現(xiàn)Sysblock建?！裥纬上鄬?duì)完整的科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真一體化平臺(tái)●系統(tǒng)內(nèi)核5年重構(gòu)，性能大幅度提升，躍居國(guó)際領(lǐng)先●Syslab性能大幅提升，覆蓋80%對(duì)標(biāo)軟件功能與函數(shù)●MWORKS平臺(tái)航天、航空、車輛、芯片、無(wú)線等多個(gè)產(chǎn)業(yè)工程驗(yàn)證，成為科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真底座，完整支撐裝備數(shù)字化至此，MWORKS已形成4大系統(tǒng)軟件，33個(gè)工具箱，29個(gè)模型庫(kù)，1個(gè)云平臺(tái)，1套開(kāi)放架構(gòu)API的豐富產(chǎn)品族，端云一體自主化，與國(guó)產(chǎn)信創(chuàng)產(chǎn)品全面兼容，全方位提升用戶使用體驗(yàn)?！鳂?gòu)建信息物理融合開(kāi)放平臺(tái)此次MWORKS2024a全新發(fā)布23個(gè)新產(chǎn)品，大幅更新14個(gè)產(chǎn)品。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS.

Sysplorer平臺(tái)2.1MWORKS.Sysplorer概述MWORKS.Sysplorer基于國(guó)際多領(lǐng)域統(tǒng)一建模規(guī)范Modelica,支持工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的模型化表達(dá)和模塊化封裝，實(shí)現(xiàn)基于物理拓?fù)涞目焖傧到y(tǒng)模型集成與仿真驗(yàn)證。系統(tǒng)建模環(huán)境：提供方便易用的圖形化建模環(huán)境，支持圖形化拖放建模、多文檔多視圖模型瀏覽和編輯功能、模型說(shuō)明編輯功能、常用模型組件編輯操作以及本地模型庫(kù)配置管理功能等。編譯分析環(huán)境：提供Modelica模型詞法語(yǔ)法分析環(huán)境，支持模型檢查、模型方程分析、變量分析、模型方程結(jié)構(gòu)分析、單位推導(dǎo)與檢查和顯示單位的定制與擴(kuò)展等。求解計(jì)算環(huán)境：提供仿真求解配置、仿真調(diào)度控制、仿真結(jié)果回收等基本功能支持軟實(shí)時(shí)仿真控制功能，支持二維動(dòng)畫(huà)與物理時(shí)間同步求解與顯示；內(nèi)置17種積分算法的算法包，并支持算法包擴(kuò)展。后處理環(huán)境：提供豐富實(shí)用的后處理功能，支持仿真實(shí)例管理、參數(shù)編輯、結(jié)果比較、仿真數(shù)據(jù)監(jiān)控功能、結(jié)果的實(shí)時(shí)和離線曲線顯示、曲線雙Y軸顯示，常用曲線運(yùn)算、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能。實(shí)時(shí)代碼生成：提供實(shí)時(shí)代碼生成功能，通過(guò)模型編譯、模型推導(dǎo)、符號(hào)簡(jiǎn)化生成模型求解序，進(jìn)而生成模型的標(biāo)準(zhǔn)C代碼，針對(duì)VxWorks、Linux、NlVeriStand、ETAS等實(shí)時(shí)環(huán)境可生成實(shí)時(shí)代碼。擴(kuò)展接口：支持對(duì)外部C/Fortran函數(shù)的嵌入與調(diào)用；提供Matlab/Simulink、FMl、三維CAD等接口，支持異構(gòu)模型的集成與仿真；提供命令與腳本功能，支持批量處理。MWORKS.Sysplorer主要功能本課件是可編輯的正常PPT課件2.2MWORKS.Sysplorer功能框架本課件是可編輯的正常PPT課件2.3MWORKS.Sysplorer軟件界面以六自由度機(jī)械手模型為例路徑：Modelica.Mechanics.MutiBody.Examples.Systems.RobotR3.FullRobot本課件是可編輯的正常PPT課件2.3MWORKS.Sysplorer軟件界面功能區(qū)本課件是可編輯的正常PPT課件2.3MWORKS.Sysplorer軟件界面建模視圖本課件是可編輯的正常PPT課件2.3MWORKS.Sysplorer軟件界面組件參數(shù)/組件變量/命令窗口/輸出本課件是可編輯的正常PPT課件結(jié)果處理曲線查看、后續(xù)處理、三維動(dòng)畫(huà)、分析結(jié)果理論分析需求分析、機(jī)理查找、系統(tǒng)分解、組件分析模型構(gòu)建新建模型、文本建模、拖曳組件、接口連接、參數(shù)設(shè)置、圖標(biāo)繪制仿真求解模型檢查、模型翻譯、仿真設(shè)置、運(yùn)行仿真2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（以RLC電路為例）RLC電路RLC電路由電容、電感和電阻等組件電源并聯(lián)組成，設(shè)Vb為24V，L為1L，C為0.001F，RL為100歐。求得電感、電容、電阻的電流。組件電容電感電阻邊界條件電壓源系統(tǒng)分解所有組件均在Modelica標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（1）模型構(gòu)建（圖形化建模）新建模型拖曳組件接口連接參數(shù)配置圖標(biāo)繪制本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（1）模型構(gòu)建（圖形化建模）新建模型拖曳組件接口連接參數(shù)配置圖標(biāo)繪制本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（1）模型構(gòu)建（圖形化建模）新建模型拖曳組件接口連接參數(shù)配置圖標(biāo)繪制本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（1）模型構(gòu)建（圖形化建模）新建模型拖曳組件接口連接參數(shù)配置圖標(biāo)繪制本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（1）模型構(gòu)建（圖形化建模）新建模型拖曳組件接口連接參數(shù)配置圖標(biāo)繪制本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（2）模型構(gòu)建（文本建模）接口定義接口實(shí)例化機(jī)理建模模型檢查圖標(biāo)繪制現(xiàn)有模型庫(kù)無(wú)法滿足要求時(shí)需要使用文本建模本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（3）模型仿真測(cè)例搭建模型檢查模型編譯仿真設(shè)置仿真運(yùn)行本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（3）模型仿真測(cè)例搭建模型檢查模型編譯仿真設(shè)置仿真運(yùn)行本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（3）模型仿真測(cè)例搭建模型檢查模型編譯仿真設(shè)置仿真運(yùn)行本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（3）模型仿真測(cè)例搭建模型檢查模型編譯仿真設(shè)置仿真運(yùn)行本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（3）模型仿真測(cè)例搭建模型檢查模型編譯仿真設(shè)置仿真運(yùn)行本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（4）結(jié)果查看變量定位y(t)查看y(x)查看曲線值查看曲線后處理本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（4）結(jié)果查看變量定位y(t)查看y(x)查看曲線值查看曲線后處理本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（4）結(jié)果查看變量定位y(t)查看y(x)查看曲線值查看曲線后處理本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（4）結(jié)果查看變量定位y(t)查看y(x)查看曲線值查看曲線后處理本課件是可編輯的正常PPT課件2.4系統(tǒng)建模仿真應(yīng)用一般流程——（4）結(jié)果查看變量定位y(t)查看y(x)查看曲線值查看曲線后處理本課件是可編輯的正常PPT課件2.5幫助中心平臺(tái)介紹最新特征案例演示功能說(shuō)明同元庫(kù)簡(jiǎn)介Modelica簡(jiǎn)介FMI規(guī)范本課件是可編輯的正常PPT課件2.6多領(lǐng)域工業(yè)模型庫(kù)MWORKS.Library本課件是可編輯的正常PPT課件2.7Sysplorer工具箱工具箱說(shuō)明模型加密工具對(duì)模型文件加密發(fā)布，保護(hù)模型代碼不被隨意擴(kuò)散命令與腳本工具支持Python開(kāi)發(fā)腳本程序，可自動(dòng)完成重復(fù)操作任務(wù)頻率估算工具針對(duì)Modelica模型、FMU模型、黑箱模型等進(jìn)行頻率估算模型試驗(yàn)工具支持使用不同參數(shù)集運(yùn)行仿真模型，并得到批次結(jié)果模型參數(shù)標(biāo)定工具通過(guò)改變一些模型的參數(shù)使得仿真結(jié)果變量與測(cè)量數(shù)據(jù)達(dá)到吻合模型參數(shù)優(yōu)化工具尋找關(guān)鍵參數(shù)值使得系統(tǒng)整體性能趨向最優(yōu)支持將控制系統(tǒng)和被控對(duì)象模型生成實(shí)時(shí)仿真代碼生成工具代碼并下載至嵌入式設(shè)備和實(shí)時(shí)仿真機(jī)中本課件是可編輯的正常PPT課件2.7Sysplorer接口接口說(shuō)明C/C++/Fortran接口支持C/C++/Fortran代碼的嵌入和集成調(diào)用，能夠直接嵌入C代碼或封裝成外部函數(shù)調(diào)用FMI接口支持FM(1.0/2.0)標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，可導(dǎo)出導(dǎo)出FMU模型，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真三維CAD軟件接口支持將Creo/UG/Soildworks/.Catia等三維軟件中裝配體直接生成Modelica三維多體模型三維CAE軟件接口支持CAE軟件三維視景接口支持TCP/UDP:通訊協(xié)議，將仿真結(jié)果事實(shí)傳送至三維視景軟件，驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫(huà)顯示求解算法擴(kuò)展接口支持用戶自定義積分算法、非線性和線性方程組求解算法本課件是可編輯的正常PPT課件2.8重大型號(hào)應(yīng)用——（1）數(shù)字空間站建立了空間站三艙的動(dòng)力學(xué)與控制、能源、環(huán)熱控、推進(jìn)、信息、數(shù)管、測(cè)控七個(gè)分系統(tǒng)模型，集成形成了空間站單艙、兩艙一字型、三艙T字形全系統(tǒng)綜合模型，對(duì)交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位等場(chǎng)景進(jìn)行分析驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了空間站系統(tǒng)級(jí)、全邊界、全工況的分析驗(yàn)證。本課件是可編輯的正常PPT課件2.8重大型號(hào)應(yīng)用——（2）全機(jī)級(jí)民機(jī)建模飛機(jī)數(shù)字裝備虛擬試驗(yàn)：基于飛機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)開(kāi)發(fā)集成了動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、升降舵作動(dòng)系統(tǒng)、飛機(jī)本體等分系統(tǒng)，對(duì)飛機(jī)起飛階段、滑行階段、巡航階段、降落階段等場(chǎng)景進(jìn)行仿真分析。本課件是可編輯的正常PPT課件2.8重大型號(hào)應(yīng)用——（3）智能汽車為智能汽車構(gòu)建處理動(dòng)力學(xué)庫(kù)、動(dòng)力學(xué)經(jīng)濟(jì)性庫(kù)、熱管理庫(kù)、發(fā)動(dòng)機(jī)庫(kù)、電池庫(kù)、電子庫(kù)等全系統(tǒng)模型庫(kù)，滿足從元器件到整車多層次物理模型需求，滿足非實(shí)時(shí)/實(shí)時(shí)仿真需求。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS.

Syslab平臺(tái)3.1MWORKS.Syslab概述MWORKS.Syslaba基于科學(xué)計(jì)算高性能動(dòng)態(tài)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言提供完整的交互式編程環(huán)境的完備功能，支持通用編程、科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、信號(hào)處理、通訊仿真、并行計(jì)算等功能。新一代科學(xué)計(jì)算環(huán)境，性能優(yōu)于對(duì)標(biāo)軟件MWORKS成為全球第四個(gè)科學(xué)計(jì)算與建模仿真一體化平臺(tái)Syslab與Sysplorer無(wú)縫融合支持CPS建模仿真提供數(shù)學(xué)、信號(hào)、通信、控制等自主工具箱為信號(hào)、通信、控制等提供計(jì)算仿真底座本課件是可編輯的正常PPT課件3.2MWORKS.Syslab功能交互式編程環(huán)境：Syslab通過(guò)資源管理器、代碼編輯器、命令行窗口、工作空間、窗口管理等功能，提供了功能完備、強(qiáng)大的交互式編程、調(diào)試與運(yùn)行環(huán)境科學(xué)計(jì)算函數(shù)庫(kù)：提供數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、矩陣與數(shù)組運(yùn)算、插值、數(shù)值積分與微分方程、傅里葉變換與濾波、符號(hào)計(jì)算、曲線擬合、信號(hào)處理、通信等豐富的高質(zhì)量、高性能科學(xué)計(jì)算函數(shù)計(jì)算可視化圖形：內(nèi)置大量易用的二維和三維繪圖函數(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化與圖形界面交互，為數(shù)據(jù)分析及可視化提供工具支撐庫(kù)開(kāi)發(fā)與管理：支持函數(shù)庫(kù)的注冊(cè)管理、依賴管理、加載御載、版本切換同時(shí)提供函數(shù)庫(kù)開(kāi)發(fā)規(guī)范，以支持用戶自定義函數(shù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)與測(cè)試與系統(tǒng)建模環(huán)境深度融合：Syslab.與系統(tǒng)建模環(huán)境Sysplorer之間實(shí)現(xiàn)了雙向深度融合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成新一代科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)完善的中文幫助系統(tǒng)：提供完整易用的中文幫助系統(tǒng)，包含深入全面的幫助主題和大量示例本課件是可編輯的正常PPT課件3.3MWORKS.Syslab功能框架本課件是可編輯的正常PPT課件3.4MWORKS.Syslab軟件界面菜單欄本課件是可編輯的正常PPT課件3.4MWORKS.Syslab軟件界面資源管理器本課件是可編輯的正常PPT課件3.4MWORKS.Syslab軟件界面代碼編輯器本課件是可編輯的正常PPT課件3.4MWORKS.Syslab軟件界面工作空間本課件是可編輯的正常PPT課件3.4MWORKS.Syslab軟件界面命令行窗口本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——命令行窗口命令行窗口在Julia>后輸入命令，敲擊“Enter”Syslab自動(dòng)執(zhí)行并得到執(zhí)行結(jié)果Syslab提供交互式編程環(huán)境，可在命令行窗口（REPL）中直接輸入命令，并得到結(jié)果本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——腳本文件操作步驟：選擇工作文件夾-桌面上新建文件夾并選定-確定工作目錄新建腳本文件-Test1

工作目錄下新建腳本工作目錄下新建文件夾構(gòu)建以下腳本命令：t=1:0.01:10a=sin.(t)可將一組命令在代碼編輯器中定義形成腳本文件（jI）點(diǎn)擊運(yùn)行得到腳本每條命令運(yùn)行結(jié)果。本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——腳本文件操作步驟：方式1：“視圖”中選擇排布方式方式2：頁(yè)面向右拆分Syslab中可以同時(shí)打開(kāi)多個(gè)腳本，并可以多窗口顯示，提高代碼編輯效率本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——腳本文件功能列表說(shuō)明代碼補(bǔ)全Syslab代碼編輯器提供juia語(yǔ)言的代碼補(bǔ)全功能注釋提供行注釋和塊注釋功能書(shū)簽可將行打上書(shū)簽，并進(jìn)行快速查看書(shū)簽代碼縮進(jìn)可將代碼進(jìn)行縮進(jìn)（等同于tab鍵）代碼拖拽選中一段代碼，按住鼠標(biāo)左鍵，可以把文本拖拽到編輯器內(nèi)任意位置懸停顯示當(dāng)鼠標(biāo)懸停到某些文本上時(shí)，會(huì)彈出懸停提示窗口行跳轉(zhuǎn)輸入快捷鍵Ctl+G,按照輸入行號(hào)進(jìn)行行跳轉(zhuǎn)文件調(diào)整輸入快捷鍵Ctl+P,按照輸入文件名進(jìn)行文件跳轉(zhuǎn)輔助功能本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——結(jié)果查看執(zhí)行對(duì)應(yīng)腳本命令，并返回相應(yīng)結(jié)果操作步驟：方式1：點(diǎn)擊“運(yùn)行”，執(zhí)行所有代碼方式2：選中需要執(zhí)行的代碼段，敲擊"Ctrl+Enter"”或“Shit+Enter‘”，運(yùn)行選中代碼本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——結(jié)果導(dǎo)入數(shù)據(jù)導(dǎo)出：所有計(jì)算結(jié)果和部分變量結(jié)果可直接導(dǎo)出為csv格式操作步驟：方式1：導(dǎo)出單個(gè)結(jié)果方式2：導(dǎo)出所有結(jié)果本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——結(jié)果導(dǎo)入數(shù)據(jù)導(dǎo)入：可將數(shù)據(jù)文件直接導(dǎo)入至工作空間進(jìn)行使用操作步驟：點(diǎn)擊“導(dǎo)入”，選擇文件格式：文本：tt、cSvExcel：xlsMat選擇文件并導(dǎo)入數(shù)據(jù)工作空間查看結(jié)果，并可對(duì)結(jié)果重命名本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——數(shù)據(jù)可視化根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，繪制結(jié)果曲線操作步驟：方式1：選擇相關(guān)變量，右擊即可繪制圖形方式2：選擇相關(guān)變量，在“繪圖”菜單選擇圖形將曲線根據(jù)需求進(jìn)行標(biāo)題、線性等后處理本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——Syslab與Sysplorer雙向融合科學(xué)計(jì)算與建模仿真一體化集成環(huán)境：Syslab+SysplorerSyslabSysplorer數(shù)據(jù)融合&接口融合本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——Syslab與Sysplorer雙向融合科學(xué)計(jì)算與建模仿真一體化集成環(huán)境：Syslab+Sysplorer本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab基礎(chǔ)功能——幫助中心Syslab軟件使用工具箱說(shuō)明：包括函數(shù)功能、使用方式、示例等與Sysplorer雙向集成全局搜索本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱同元官方工具箱：TyBase(基礎(chǔ)工具箱)TyMath(數(shù)學(xué)工具箱)TyPlot(圖形工具箱)Tylmages(圖像工具箱)TyGeoGraphics(地圖圖工具箱)TySymbolicMath(符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱)TyCurveFitting(曲線擬合工具箱)TySingalProcessing(信號(hào)處理工具箱)TyCommunication(通信工具箱)TyDSP(DSP系統(tǒng)工具箱)TyControlSystem(控制系統(tǒng)工具箱)TyOptimization(優(yōu)化工具箱)TyStatistics(統(tǒng)計(jì)工具箱)開(kāi)源生態(tài)工具箱：科學(xué)計(jì)算：DifferentialEquationsLightGraphs……人工智能：FluxKnet……計(jì)算機(jī)科學(xué)：CUDAParallelAccelerator……圖形與圖像處理：PlotsImages……優(yōu)化算法：OptimDistributions……生物學(xué)：BioPhyloNetworks……本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（1）基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具箱符號(hào)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)476個(gè)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)429個(gè)基礎(chǔ)功能函數(shù)庫(kù)638個(gè)初等數(shù)學(xué)線性代數(shù)與矩陣論隨機(jī)數(shù)學(xué)插值微分方程求解傅里葉分析稀疏矩陣數(shù)論數(shù)組構(gòu)造與操作數(shù)據(jù)類型與運(yùn)算集合容器初等運(yùn)算/初等函數(shù)流程控制符號(hào)對(duì)象創(chuàng)建基本符號(hào)運(yùn)算符號(hào)方程求解符號(hào)表達(dá)式推導(dǎo)、化簡(jiǎn)、代換本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（1）基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具箱本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（1）基礎(chǔ)數(shù)學(xué)工具箱典型科學(xué)計(jì)算示例——性能對(duì)比Syslab耗時(shí)普遍顯著低于對(duì)標(biāo)軟件本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（2）圖形工具箱內(nèi)置圖形工具箱，提供三類36種圖形合計(jì)159個(gè)常用繪圖函數(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（3）信號(hào)與通信工具箱通信函數(shù)庫(kù)116個(gè)流信號(hào)處理函數(shù)庫(kù)73個(gè)信號(hào)處理函數(shù)庫(kù)216個(gè)信號(hào)產(chǎn)生、處理與分析濾波器設(shè)計(jì)與分析濾波器實(shí)現(xiàn)變換與譜分析統(tǒng)計(jì)與線性代數(shù)信號(hào)生成與預(yù)處理測(cè)量和特征提取變換、相關(guān)性和建模數(shù)字和模擬濾波器頻譜分析物理層組件射頻元件建模傳播和信道模型測(cè)試與測(cè)量本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（3）信號(hào)與通信工具箱實(shí)例：濾波算法的開(kāi)發(fā)及聲音識(shí)別本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（4）控制工具箱控制系統(tǒng)工具主要處理以傳遞函數(shù)為主要特征的經(jīng)典控制和以狀態(tài)空間為主要特征的現(xiàn)代控制中的問(wèn)題。

該工具箱對(duì)控制系統(tǒng)，尤其是LT線性時(shí)不變系統(tǒng)、被控對(duì)象系統(tǒng)的建模、分析和設(shè)計(jì)打造一個(gè)完整的解決方案。本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（4）控制工具箱實(shí)例：平衡球系統(tǒng)（板球控制系統(tǒng)）板球系統(tǒng)的基本模型是在一個(gè)平臺(tái)上放置一個(gè)小球，以小球在平臺(tái)上的位置作為反饋信息，通過(guò)調(diào)整平臺(tái)的傾斜程度來(lái)控制小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。通常板球系統(tǒng)通過(guò)處理攝像頭采集的圖像，分析出小球的位置及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將這些信息反饋給主控，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)感知。自動(dòng)控制算法是在機(jī)器視覺(jué)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，主要用于維持系統(tǒng)平衡。本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（4）控制工具箱實(shí)例：平衡球系統(tǒng)（板球控制系統(tǒng)）多變量緊耦合、強(qiáng)非線性、高復(fù)雜度、欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)……本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（4）控制工具箱實(shí)例：平衡球系統(tǒng)（板球控制系統(tǒng)）平衡球?qū)嵨锱c仿真相結(jié)合，“虛實(shí)閉環(huán)、以虛控實(shí)”本課件是可編輯的正常PPT課件3.5MWORKS.Syslab工具箱——（5）數(shù)據(jù)科學(xué)工具箱數(shù)據(jù)科學(xué)工具箱致力于處理機(jī)理與數(shù)據(jù)融合相關(guān)系統(tǒng)與模型實(shí)例：智能機(jī)床應(yīng)用操作步驟：在Sysplorer中構(gòu)建機(jī)床機(jī)理-數(shù)據(jù)融合模型基于Syslab對(duì)機(jī)床-數(shù)據(jù)融合模型進(jìn)行訓(xùn)練在Sysplorer中對(duì)機(jī)理-數(shù)據(jù)融合模型進(jìn)行仿真，預(yù)測(cè)輪廓誤差本課件是可編輯的正常PPT課件Q&AQ&AQ&AQ&A控制系統(tǒng)建模與仿真理論基礎(chǔ)1自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)回顧2系統(tǒng)建模仿真環(huán)境——Sysplorer3科學(xué)計(jì)算環(huán)境——Syslab2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例目錄88本課件是可編輯的正常PPT課件自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)回顧90控制的本意：為了達(dá)到某種目的對(duì)事物進(jìn)行支配、管束、管制、管理、監(jiān)督、鎮(zhèn)壓。自動(dòng)控制：在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或產(chǎn)生過(guò)程（統(tǒng)稱被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定地規(guī)律運(yùn)行。反饋控制的原理：在反饋系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控對(duì)象施加的控制作用，是取自被控變量的反饋信息，用來(lái)不斷修正被控量與輸入量之間的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的任務(wù)。1.1控制的定義1.2控制的要求穩(wěn)定性準(zhǔn)確性快速性

系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向及其恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定的系統(tǒng)當(dāng)輸出量偏離平衡狀態(tài)時(shí)，其輸出能隨時(shí)間的增長(zhǎng)收斂并回到初始平衡狀態(tài)?？刂凭?，以穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)衡量。穩(wěn)態(tài)誤差：系統(tǒng)的調(diào)整（過(guò)度）過(guò)程結(jié)束而趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)輸出的實(shí)際值與給定量之間的差值。輸出量和輸入量產(chǎn)生偏差時(shí)，系統(tǒng)消除這種偏差的快慢程度?？焖傩员碚飨到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。1.3控制系統(tǒng)的基本建模過(guò)程

實(shí)施恰當(dāng)?shù)目刂疲紫纫獙?duì)被控對(duì)象了如指掌，才能隨心所欲。分析了解被控對(duì)象和控制系統(tǒng)的定量工具和平臺(tái)就是數(shù)學(xué)模型。對(duì)分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，只是定性地了解系統(tǒng)的工作原理和大致的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。1.3控制系統(tǒng)的基本建模過(guò)程1.2典型元部件的傳遞函數(shù)（1）比例環(huán)節(jié)??(??)

=??（3）慣性環(huán)節(jié)??(??)

=1/????+1（2）積分環(huán)節(jié)??(??)

=1/??（2）微分環(huán)節(jié)??(??)

=??（5）振蕩環(huán)節(jié)??(??)

=1/??2??2+2??????+1（7）一階微分??(??)

=????+1（8）二階微分??(??)

=??2??2+2??????+1（6）延遲環(huán)節(jié)??(??)

=???????高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例——（1）倒立擺系統(tǒng)倒立擺系統(tǒng)目標(biāo)：理解CPS系統(tǒng)概念，設(shè)計(jì)倒立擺控制律并搭建物理閉環(huán)系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)思路：使用Syslab設(shè)計(jì)控制律并驗(yàn)證使用Sysplorer構(gòu)建倒立擺物理模型使用Sysplorer構(gòu)建倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)并根據(jù)設(shè)計(jì)的控制律驗(yàn)證控制效果（哈爾濱工業(yè)大學(xué)《科學(xué)計(jì)算與系統(tǒng)建模仿真實(shí)踐》）本課件是可編輯的正常PPT課件2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例——（1）倒立擺系統(tǒng)使用Syslab設(shè)計(jì)控制律本課件是可編輯的正常PPT課件2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例——（1）倒立擺系統(tǒng)使用Sysplorer構(gòu)建倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)本課件是可編輯的正常PPT課件2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例——（1）倒立擺系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)的控制律驗(yàn)證控制效果本課件是可編輯的正常PPT課件2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例——（2）卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)：使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法識(shí)別數(shù)字實(shí)現(xiàn)思路：獲取訓(xùn)練數(shù)據(jù)集使用卷積層、池化層、全連接層構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，形成訓(xùn)練模型根據(jù)數(shù)據(jù)集對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，并對(duì)正確率最高的模型進(jìn)行保存使用測(cè)試集測(cè)試模型準(zhǔn)確率，并隨機(jī)抽取圖片進(jìn)行測(cè)試結(jié)果展示（哈爾濱工程大學(xué)《高級(jí)人工智能》）本課件是可編輯的正常PPT課件2高校數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用案例——（3）無(wú)人機(jī)系統(tǒng)無(wú)人機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)目標(biāo)：構(gòu)建一套無(wú)人機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)，能夠根據(jù)目標(biāo)路徑飛行實(shí)現(xiàn)思路：對(duì)無(wú)人接系統(tǒng)進(jìn)行分解，構(gòu)建模型庫(kù)框架搭建無(wú)人機(jī)各子系統(tǒng)模型并集成無(wú)人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)路徑，驗(yàn)證飛行軌跡（哈爾濱工業(yè)大學(xué)《系統(tǒng)建模仿真與MWORKS/Modelica應(yīng)用》）本課件是可編輯的正常PPT課件Q&AQ&AQ&AQ&A基于MWORKS的控制系統(tǒng)時(shí)域分析1自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)回顧2時(shí)域分析基本概念3MWORKS時(shí)域分析案例4MODELICA語(yǔ)言介紹目錄104本課件是可編輯的正常PPT課件自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)回顧106控制的本意：為了達(dá)到某種目的對(duì)事物進(jìn)行支配、管束、管制、管理、監(jiān)督、鎮(zhèn)壓。自動(dòng)控制：在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（控制裝置或控制器），使機(jī)器、設(shè)備或產(chǎn)生過(guò)程（統(tǒng)稱被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（被控量）自動(dòng)地按照預(yù)定地規(guī)律運(yùn)行。反饋控制的原理：在反饋系統(tǒng)中，控制裝置對(duì)被控對(duì)象施加的控制作用，是取自被控變量的反饋信息，用來(lái)不斷修正被控量與輸入量之間的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的任務(wù)。1.1控制的定義1.2控制的要求穩(wěn)定性準(zhǔn)確性快速性

系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的振蕩傾向及其恢復(fù)平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定的系統(tǒng)當(dāng)輸出量偏離平衡狀態(tài)時(shí)，其輸出能隨時(shí)間的增長(zhǎng)收斂并回到初始平衡狀態(tài)?？刂凭?，以穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)衡量。穩(wěn)態(tài)誤差：系統(tǒng)的調(diào)整（過(guò)度）過(guò)程結(jié)束而趨于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)輸出的實(shí)際值與給定量之間的差值。輸出量和輸入量產(chǎn)生偏差時(shí)，系統(tǒng)消除這種偏差的快慢程度。快速性表征系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。本課件是可編輯的正常PPT課件1.3控制系統(tǒng)的基本建模過(guò)程

實(shí)施恰當(dāng)?shù)目刂?，首先要?duì)被控對(duì)象了如指掌，才能隨心所欲。分析了解被控對(duì)象和控制系統(tǒng)的定量工具和平臺(tái)就是數(shù)學(xué)模型。對(duì)分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，只是定性地了解系統(tǒng)的工作原理和大致的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。本課件是可編輯的正常PPT課件1.3控制系統(tǒng)的基本建模過(guò)程本課件是可編輯的正常PPT課件1.4典型元部件的傳遞函數(shù)（1）比例環(huán)節(jié)??(??)

=??（3）慣性環(huán)節(jié)??(??)

=1/????+1（2）積分環(huán)節(jié)??(??)

=1/??（4）微分環(huán)節(jié)??(??)

=??（5）振蕩環(huán)節(jié)??(??)

=1/??2??2+2??????+1（7）一階微分??(??)

=????+1（8）二階微分??(??)

=??2??2+2??????+1（6）延遲環(huán)節(jié)??(??)

=???????本課件是可編輯的正常PPT課件時(shí)域分析基本概念2.1典型輸入信號(hào)單位階躍作用??(??):??[??(??)]=??/s單位斜坡作用??·??(??):??[??·??(??)]=??/s2單位脈沖作用??(??):??[??(??)]=??正弦作用???????????????(??):??[??·??????·????]

=????/??2

+??2本課件是可編輯的正常PPT課件2.2動(dòng)態(tài)過(guò)程與穩(wěn)態(tài)過(guò)程動(dòng)態(tài)過(guò)程（過(guò)渡過(guò)程或瞬態(tài)過(guò)程）：在典型輸入信號(hào)作用下，系統(tǒng)輸出量從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過(guò)程。穩(wěn)態(tài)過(guò)程（穩(wěn)態(tài)響應(yīng)）：在典型輸入信號(hào)作用下，當(dāng)t→∞時(shí)的系統(tǒng)輸出。它表征系統(tǒng)輸出最終復(fù)現(xiàn)輸入量的程度，用穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)描述。單位脈沖單位階躍單位斜坡本課件是可編輯的正常PPT課件2.3動(dòng)態(tài)性能

動(dòng)態(tài)過(guò)程又稱過(guò)渡過(guò)程或瞬態(tài)過(guò)程，是指系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下，其輸出量從初始狀態(tài)到最終狀態(tài)的響應(yīng)過(guò)程。系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中所提供的系統(tǒng)響應(yīng)速度和阻尼情況等用動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)描述。通常，在單位階躍函數(shù)作用下，穩(wěn)定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程隨時(shí)間變化的指標(biāo)稱為動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。通常定義動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)為以下幾種。（1）上升時(shí)間（Risetime）rt對(duì)于無(wú)振蕩的系統(tǒng)，定義系統(tǒng)響應(yīng)從終值的10%上升到90%所需要的時(shí)間為上升時(shí)間；對(duì)于有振蕩的系統(tǒng)，定義響應(yīng)從零第一次上升到終值所需要的時(shí)間為上升時(shí)間。默認(rèn)情況下，MWORKS按照第一種定義方式計(jì)算上升時(shí)間，但可以通過(guò)設(shè)置得到第二種方式定義的上升時(shí)間。（2）峰值時(shí)間（Peaktime）pt響應(yīng)超過(guò)其終值到達(dá)第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間定義為峰值時(shí)間。本課件是可編輯的正常PPT課件2.3動(dòng)態(tài)性能（4）調(diào)節(jié)時(shí)間（Settingtime）st響應(yīng)到達(dá)并保持在終值±2%或±5%內(nèi)所需要的最短時(shí)間定義為調(diào)節(jié)時(shí)間。默認(rèn)情況下，MWORKS計(jì)算動(dòng)態(tài)性能時(shí)，取誤差范圍為±2%，可以通過(guò)設(shè)置得到誤差范圍為5%時(shí)的調(diào)節(jié)時(shí)間（3）超調(diào)量（Overshoot）σ％響應(yīng)的最大偏差量h(tp)與終值h(∞)的差與終值h(∞)之比的百分?jǐn)?shù)，定義為超調(diào)量。超調(diào)量也稱為最大超調(diào)量或百分比超調(diào)量。本課件是可編輯的正常PPT課件2.4穩(wěn)態(tài)性能

穩(wěn)態(tài)過(guò)程又稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，指系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下，當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)輸出量的表現(xiàn)方式。它表征系統(tǒng)輸出量最終復(fù)現(xiàn)輸入量的程度，提供系統(tǒng)有關(guān)穩(wěn)態(tài)誤差信息。穩(wěn)態(tài)誤差是控制系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度（或控制精度）的一種度量，也稱為穩(wěn)態(tài)性能。若時(shí)間趨于無(wú)窮時(shí)，系統(tǒng)的輸出量不等于輸入量或輸入量的確定函數(shù)，則系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。對(duì)于上圖所示控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖，由輸入信號(hào)R（s）至誤差信號(hào)E（s）之間的誤差傳遞函數(shù)為：則系統(tǒng)的誤差信號(hào)為：當(dāng)sE(s)的極點(diǎn)均位于s左半平面（包括原點(diǎn)）時(shí)，應(yīng)用拉氏變換的終值定理可以求出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：本課件是可編輯的正常PPT課件2.5系統(tǒng)穩(wěn)定性

穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)的重要性能，也是系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的首要條件。若線性定常連續(xù)系統(tǒng)在初始擾動(dòng)的影響下，其動(dòng)態(tài)過(guò)程隨時(shí)間的推移逐漸衰減并趨于零（原平衡工作點(diǎn)），則稱該系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，簡(jiǎn)稱穩(wěn)定；反之，若在初始擾動(dòng)的影響下，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程隨時(shí)間的推移而發(fā)散，則稱該系統(tǒng)不穩(wěn)定。連續(xù)時(shí)間控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件：其閉環(huán)特征方程的所有根均具有負(fù)實(shí)部，或者說(shuō)閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均嚴(yán)格位于左半s平面。通常，求解控制系統(tǒng)特征方程的特征根（或傳遞函數(shù)的極點(diǎn)）比較煩瑣困難，所以在控制理論教材中，采用了勞思穩(wěn)定判據(jù)等方法。此法不用求出特征根（或極點(diǎn)），而是直接根據(jù)特征方程的系數(shù)判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MWORKS同樣提供了直接求解代數(shù)方程根的函數(shù)，利用該函數(shù)可以非常方便地求出系統(tǒng)的特征根，從而判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本課件是可編輯的正常PPT課件2.6Syslab控制相關(guān)函數(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件2.6Syslab控制相關(guān)函數(shù)

控制系統(tǒng)工具箱為系統(tǒng)化地分析、設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)線性控制系統(tǒng)提供算法和應(yīng)用程序。主要處理以傳遞函數(shù)為特征的經(jīng)典控制、以狀態(tài)空間為主要特征的現(xiàn)代控制中的問(wèn)題。該工具箱針對(duì)LTI(LinearTimeInvariant)線性時(shí)不變系統(tǒng)的建模、分析、設(shè)計(jì)和調(diào)整提供了一個(gè)完整的解決方案，包括一系列函數(shù)（算法）和交互式應(yīng)用程序APP。本課件是可編輯的正常PPT課件MWORKS時(shí)域分析案例3.1隨動(dòng)系統(tǒng)

隨動(dòng)系統(tǒng)的控制對(duì)象通常為角度或機(jī)械位置，該系統(tǒng)最初用于船舶的操舵系統(tǒng)、火炮控制以及指揮儀中，后來(lái)慢慢推廣到眾多領(lǐng)域，尤其多見(jiàn)于自動(dòng)車床、天線位置的控制還有導(dǎo)彈和飛船的制導(dǎo)等。以雷達(dá)天線位置隨動(dòng)系統(tǒng)為例。該系統(tǒng)由位置檢測(cè)器、電壓比較放大器、功率放大器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等幾個(gè)部分組成，其原理圖如圖所示：隨動(dòng)系統(tǒng)中各部分的元件選擇及其功能（1）測(cè)量元件：檢測(cè)被控制對(duì)象的物理量，如果這個(gè)物理量是非電量，一般要轉(zhuǎn)換為電量。位置隨動(dòng)系統(tǒng)要控制的量一般是直線位移或角位移，組成位置環(huán)時(shí)必須通過(guò)檢測(cè)裝置將它們轉(zhuǎn)換成一定形式的電量（2）放大元件：其職能是將偏差信號(hào)進(jìn)行放大，用來(lái)推動(dòng)執(zhí)行元件去控制被控對(duì)象。該系統(tǒng)中我們應(yīng)用電壓比較放大器和可逆功率放大器。（3）執(zhí)行元件：其職能是直接推動(dòng)被控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化。用來(lái)作為執(zhí)行元件的有閥、電動(dòng)機(jī)等。這個(gè)系統(tǒng)中選用永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)SM作為帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（4）減速器：其職能是實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件與負(fù)載之間的匹配。由于執(zhí)行元件為高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)，而負(fù)載雷達(dá)天線是低轉(zhuǎn)速的，所以在電機(jī)和負(fù)載之間需要引入減速器，以達(dá)到兩者之間的平衡。減速器常用一個(gè)齒輪組。3.1隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)中各元件的傳遞函數(shù)（1）電位器：（2）放大器：（3）電動(dòng)機(jī)：式中是電動(dòng)機(jī)時(shí)間常數(shù)，是電動(dòng)機(jī)傳遞系數(shù)。（4）測(cè)速發(fā)電機(jī)：（5）減速器：3.1隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)及結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的閉環(huán)傳函為：隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖為：3.1隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)數(shù)值假定（1）電位器：（2）放大器：（3）電動(dòng)機(jī)：（4）測(cè)速發(fā)電機(jī)：（5）減速器：本系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)中，假定放大器增益為,電橋增益，其余各部件數(shù)值為（6）閉環(huán)傳遞函數(shù)：3.1隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)圖形建模

首先在Mworks.sysplorer新建一個(gè)模型，默認(rèn)的建模方式是圖形建模。

在Modelica-Blocks-Continuous中有Integrator、FirstOrder和SecondOrder等仿真所用到的模塊，如果你希望能夠通過(guò)更改參數(shù)在FirstOrder,SecondOrder等不同的傳遞函數(shù)之間輕松切換，則可以選用通用模型類TransferFunction，通過(guò)查閱各組件文檔來(lái)了解組件中各參數(shù)含義，此處我們直接選用二階傳遞函數(shù)模塊。 Modelica.Blocks.Continuous.SecondOrder中定義輸入輸出間的二階傳遞函數(shù)為：式中，3.1隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)圖形建模最終構(gòu)建的模型如下：仿真如下：3.1隨動(dòng)系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)課后問(wèn)題請(qǐng)自行采用“文本建?！焙汀癑uila建?！鼻蠼庀到y(tǒng)的響應(yīng)曲線。3.1隨動(dòng)系統(tǒng)3.2四旋翼的高度控制

四旋翼飛行器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用靈活、易于操控、能夠垂直起降、維護(hù)低成本的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)行業(yè)和軍事領(lǐng)域。四旋翼飛行器是一個(gè)典型的非線性系統(tǒng)，而且四旋翼飛行器還具有強(qiáng)耦合特性，當(dāng)其中一個(gè)狀態(tài)量變化時(shí)，輸出結(jié)果都會(huì)有很大的變化，所以在實(shí)際飛行過(guò)程中不易控制，容易受到外界復(fù)雜環(huán)境干擾，這些都會(huì)使控制器設(shè)計(jì)難度增大,其結(jié)構(gòu)如圖所示。假設(shè)一：四旋翼飛行器為質(zhì)量均勻分布的剛體，且機(jī)體坐標(biāo)系的原點(diǎn)與質(zhì)心重合；假設(shè)二：四旋翼飛行器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量保持不變；假設(shè)三：四旋翼飛行器只受重力、螺旋槳拉力和空氣摩擦阻力，忽略其它阻力影響，螺旋槳拉力沿Z軸正方向，重力沿Z軸負(fù)方向、空氣摩擦阻力沿速度反方向。動(dòng)力學(xué)方程：3.2四旋翼的高度控制四旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)設(shè)計(jì)的控制器，結(jié)合傳感器反饋回來(lái)的系統(tǒng)狀態(tài)，改變飛行器四個(gè)旋翼螺旋槳的轉(zhuǎn)速，從而改變四旋翼飛行器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使其達(dá)到目標(biāo)高度，其過(guò)程如圖所示。3.2四旋翼的高度控制系統(tǒng)狀態(tài)矩陣：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)框圖：3.2四旋翼的高度控制加入PID控制的結(jié)構(gòu)框圖：3.2四旋翼的高度控制四旋翼高度控制的圖像建模：利用Mworks.sysplorer默認(rèn)的圖形建模。所用的基礎(chǔ)模塊包括增益模塊，積分模塊、反饋模塊、求和模塊和增益模塊。求和模塊和反饋模塊屬于Blocks-Math，積分模塊屬于Blocks-Continuous。輸入信號(hào)和輸出信號(hào)分別選擇“Reallnput”和“RealOutput”模塊，屬于Blocks-Interfaces模塊。最終建立模型如圖所示。將該模型命名為“sport”保存。3.2四旋翼的高度控制四旋翼高度控制的圖像建模：建立高度PID的控制模型，并將“sport”與PID控制模型連接，如圖所示。3.2四旋翼的高度控制仿真分析：輸入目標(biāo)高度為5m，比例系數(shù)為0.25，積分系數(shù)為0.2，微分系數(shù)為0.005繼續(xù)調(diào)節(jié)參數(shù)，使比例系數(shù)為0.2，積分系數(shù)為0.05，微分系數(shù)為0.05經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)后的仿真模型上升過(guò)程相對(duì)平穩(wěn)，且沒(méi)有過(guò)沖現(xiàn)象，最后能以極小的穩(wěn)定誤差保持在5m的目標(biāo)高度，符合飛行器的穩(wěn)定高度控制。3.2四旋翼的高度控制MODELICA語(yǔ)言介紹4.1Modelica語(yǔ)言發(fā)展歷史CSNLACSLModelica是一種面向?qū)ο?、基于方程、采用層次化組件模型和具有可重用性的多領(lǐng)域統(tǒng)一物理建模語(yǔ)言特點(diǎn)：非因果陳述式建模面向?qū)ο蠼＿B續(xù)-離散混合建模多領(lǐng)域統(tǒng)一建模4.1Modelica是什么非因果陳述式建模4.1Modelica的特點(diǎn)1.3Modelica的特點(diǎn)非因果陳述式建?；诜匠探?，不必關(guān)心求解與編程細(xì)節(jié)Modelica建模仿真工具能夠決定如何自動(dòng)求解方程變量，無(wú)需手工處理。工程師集中精力于建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，不必關(guān)心模型的求解和編程實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，大大提高建模的效率以及模型的可重用性。4.1Modelica的特點(diǎn)1.3Modelica的特點(diǎn)面向?qū)ο蠼ｋ娮韪臑殡姼?.1Modelica的特點(diǎn)1.3Modelica的特點(diǎn)連續(xù)離散混合建模實(shí)際物理系統(tǒng)中，變化可以非常快但不是瞬時(shí)在系統(tǒng)建模時(shí)進(jìn)行離散近似，能夠簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，使模型求解易于收斂，提高計(jì)算速度。二極管的特性曲線是分段連續(xù)的小球在觸地瞬間狀態(tài)發(fā)生變化，是離散的理想二極管彈跳小球隨時(shí)間的軌跡4.1Modelica的特點(diǎn)1.3Modelica的特點(diǎn)多領(lǐng)域統(tǒng)一建模4.1Modelica的特點(diǎn)1.3Modelica的特點(diǎn)多領(lǐng)域統(tǒng)一建模機(jī)電液熱控……復(fù)雜系統(tǒng)：無(wú)需對(duì)子系統(tǒng)間進(jìn)行強(qiáng)行解耦，直接根據(jù)物理拓?fù)鋱D搭建4.1Modelica的特點(diǎn)同元MWORKS為亞洲唯一全面支持Modelica的自主軟件，列入Modelica官網(wǎng)目錄同元MWORKS是中國(guó)唯一通過(guò)FMI官方測(cè)試認(rèn)證的自主軟件，列入FMI官網(wǎng)目錄同元MWORKS為全球六大Modelica自主內(nèi)核之一，為英國(guó)Ricardo公司提供內(nèi)核授權(quán)4.2Modelica語(yǔ)言生態(tài)商業(yè)庫(kù)（商業(yè)公司根據(jù)相關(guān)規(guī)范和工程知識(shí)開(kāi)發(fā)）開(kāi)源庫(kù)（高校、研究所等組織或個(gè)人貢獻(xiàn)）Modelica標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)（經(jīng)過(guò)Modelica協(xié)會(huì)認(rèn)證）通過(guò)模型化的方式，實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的積累4.2Modelica語(yǔ)言模型庫(kù)Modelica標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)4.0.0，支持用于基于Modelica語(yǔ)言的多物理領(lǐng)域統(tǒng)一建模，支持針對(duì)機(jī)械、電子、控制、液壓、電磁、熱學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域統(tǒng)一建模。Modelica標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)4.0.0具有1417個(gè)模型和框圖，具有1219個(gè)函數(shù)和512個(gè)DEMO。4.2Modelica語(yǔ)言模型庫(kù)-標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)Modelica官網(wǎng)：97個(gè)，GitHub：855個(gè)詳細(xì)可見(jiàn)：/libraries.html基礎(chǔ)：BondLib(鍵合圖庫(kù)）PDELib(一維偏微分方程求解庫(kù)）機(jī)械液壓：OpenHydraulics(液壓庫(kù)）modelica-flight(飛行動(dòng)力學(xué)庫(kù)）化學(xué)：FCSys(燃料電池庫(kù)）Chemical(化學(xué)過(guò)程庫(kù)）電氣電子：DriveControl(驅(qū)動(dòng)電路控制庫(kù)）PVSystems(光伏系統(tǒng)庫(kù)）軟拴車輛：MotorcycleDynamics(摩托車庫(kù)）通訊：AdvancedNoise(高級(jí)噪聲庫(kù)）ModelicaDeviceDrivers(硬件接口庫(kù)）控制：Neural

Network(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫(kù)）FuzzyControl(模糊控制庫(kù)）……4.2Modelica語(yǔ)言模型庫(kù)-開(kāi)行業(yè)應(yīng)用庫(kù)行業(yè)系統(tǒng)庫(kù)專業(yè)組件庫(kù)4.2Modelica語(yǔ)言模型庫(kù)-商業(yè)庫(kù)國(guó)內(nèi)Modelica知識(shí)共享社區(qū)——MoHub模型社區(qū)/4.2Modelica語(yǔ)言模型庫(kù)持續(xù)時(shí)間項(xiàng)目名稱內(nèi)容成果2007-2010ITEA2EUROSYSLIB強(qiáng)化歐洲在嵌入式系統(tǒng)建模仿真領(lǐng)導(dǎo)地位形成MLS3.2、13個(gè)開(kāi)源庫(kù)和18個(gè)商業(yè)庫(kù)2008-2011ITEA2MODELISAR顯著改進(jìn)車輛系統(tǒng)研發(fā)和嵌入式軟件的設(shè)計(jì)推出了功能樣機(jī)接口規(guī)范FMI2009-2012ITEA2OPENPROD研發(fā)產(chǎn)品研發(fā)、建模仿真集成環(huán)境2012-2016ITEA2MODRIO模型驅(qū)動(dòng)物理系統(tǒng)操作，提高安全性可靠性基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操作和診斷2015-2018ITEA3ACOSAR在線和離線系統(tǒng)高級(jí)仿真接口及方法論2017-2020ITEA3EMPHYSIS開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)FMI4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)“構(gòu)造即正確〞DARPA:AVM(AdaptiveVehicleMake)項(xiàng)目，旨在變革復(fù)雜防務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段“構(gòu)造即正確”，使效率提高五倍VehicleFORGE-基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同平臺(tái)META-設(shè)計(jì)與仿真工具C2M2L-組件模型庫(kù)FANGChallenges-設(shè)計(jì)大賽iFAB-可重構(gòu)制造系統(tǒng)FANG展示系統(tǒng)FANGRequirements-海軍陸戰(zhàn)隊(duì)氣墊運(yùn)載工具4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀巴黎南部Velizy市InovelParc科創(chuàng)園區(qū)ModeliScale項(xiàng)目該項(xiàng)目主要是一個(gè)園區(qū)級(jí)綜合能源系統(tǒng)，園區(qū)主要參數(shù)為：719棟建筑（住宅、第二，第三產(chǎn)業(yè)建筑）—個(gè)鏈接362棟樓的區(qū)域供熱系統(tǒng)—個(gè)中/低電壓配電網(wǎng)鏈接所有建筑分布式能源生產(chǎn)與備份機(jī)組（熱電聯(lián)產(chǎn)，燃?xì)忮仩t.），通訊基礎(chǔ)設(shè)施該案例的模型主要由：基于BuildSysPro的建筑模型，用來(lái)仿真樓宇客戶的用電與用熱行為基于MixSysPro的供熱管網(wǎng)模型，用來(lái)仿真熱力運(yùn)營(yíng)商的物理行為基于PowerSysPro的電網(wǎng)模型，用來(lái)仿真配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的物理行為基于ThermoSysPro的熱電聯(lián)產(chǎn)模型，用來(lái)仿真本地能源生產(chǎn)商的物理行為4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀LightyearO太陽(yáng)能汽車基于Modelon的模型庫(kù)，可將原設(shè)計(jì)一個(gè)小型液壓系統(tǒng)時(shí)間從30小時(shí)縮短至1.5小時(shí)，并能夠通過(guò)物理原型設(shè)計(jì)節(jié)省資金，滿足性能要求，加快Lightyear0的上市。4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

2011-2021年，從液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)建模仿真到一次系統(tǒng)試驗(yàn)成功：構(gòu)建了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模型庫(kù)和方案設(shè)計(jì)驗(yàn)證平臺(tái)，支持發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)計(jì)算、動(dòng)態(tài)仿真、方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)驗(yàn)證。2021年基于數(shù)字系統(tǒng)模型仿真成功實(shí)現(xiàn)某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)一次點(diǎn)火試驗(yàn)成功，試驗(yàn)次數(shù)從10次減為1次，周期從4年減為1年。

采用Modelica語(yǔ)言和MWorks基礎(chǔ)架構(gòu)，完成了發(fā)機(jī)功能模型庫(kù)的開(kāi)發(fā)，構(gòu)建了系統(tǒng)與組件協(xié)同、綜合優(yōu)化的設(shè)計(jì)平臺(tái)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)作出最佳決策，并通過(guò)仿真進(jìn)行驗(yàn)證，已達(dá)到系統(tǒng)方案的優(yōu)選、指標(biāo)的合理分配，性能的整體優(yōu)化。4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

建立了空間站三艙的動(dòng)力學(xué)與控制、能源、環(huán)熱控、推進(jìn)、信息、數(shù)管、測(cè)控七個(gè)分系統(tǒng)模型，集成形成了空間站單艙、兩艙一字型、三艙T字形全系統(tǒng)綜合模型，對(duì)交會(huì)對(duì)接、轉(zhuǎn)位等場(chǎng)景進(jìn)行分析驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了空間站系統(tǒng)級(jí)、全邊界、全工況的分析驗(yàn)證。4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀基于數(shù)字樣機(jī)的數(shù)字化交付與運(yùn)維：四大專業(yè)八大分系統(tǒng)完成數(shù)字化交付形成KJZ全系統(tǒng)模型，接收下行遙測(cè)數(shù)據(jù)的環(huán)境軌道等信息，以及上行的飛控指令、注入數(shù)據(jù)等信息，作為航天器系統(tǒng)模型的輸入，驅(qū)動(dòng)航天器系統(tǒng)仿真，輔助飛行方案評(píng)估優(yōu)化、在軌運(yùn)行狀態(tài)全面監(jiān)測(cè)、非測(cè)控區(qū)狀態(tài)預(yù)示。數(shù)字空間站伴飛平臺(tái)（地面仿真、數(shù)字伴飛、狀態(tài)預(yù)示）數(shù)字空間站模型庫(kù)數(shù)字空間站模型庫(kù)數(shù)字空間站模型庫(kù)數(shù)字功能樣機(jī)建模仿真子系統(tǒng)（系統(tǒng)建模仿真與模型管理）4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀飛控任務(wù)一：入軌初期全系統(tǒng)模型仿真能量平衡仿真熱管理仿真飛控任務(wù)二：出艙任務(wù)全系統(tǒng)模型仿真機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)仿真泄復(fù)壓仿真測(cè)控覆蓋仿真飛控任務(wù)三：轉(zhuǎn)位任務(wù)全系統(tǒng)模式仿真轉(zhuǎn)位機(jī)械“?？?轉(zhuǎn)位-起控-穩(wěn)定〞仿真4.3國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀接口語(yǔ)言接口C/C++/Fortran/PythonFMI接口Matlab/AMESim/ADAMSCAD接口Croe/UG/Solidworks/CATIACAE接口Ansys/Fluent三維視景接口Fligtgear/Unit3D/XPlane求解算法擴(kuò)展接口工具箱模型發(fā)布頻率估算模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?biāo)定模型驗(yàn)證檢查參數(shù)靈敏度模型參數(shù)優(yōu)化代碼生成基礎(chǔ)功能圖標(biāo)繪制多視圖建模模型庫(kù)配置代碼框架模型編輯編碼助手圖形建模模型檢查、編譯求解算法包求解控制與調(diào)度接續(xù)仿真曲線處理仿真結(jié)果自動(dòng)保存二、三維動(dòng)畫(huà)圖片導(dǎo)出版本最新動(dòng)態(tài)同元模型庫(kù)工具箱說(shuō)明幫助中心后處理仿真服務(wù)文本建模模型庫(kù)行業(yè)庫(kù)基礎(chǔ)庫(kù)平面機(jī)械庫(kù)傳動(dòng)組件庫(kù)燃料電池庫(kù)電機(jī)模型庫(kù)液壓介質(zhì)庫(kù)液壓組件庫(kù)液壓元件庫(kù)氣動(dòng)介質(zhì)庫(kù)氣動(dòng)組件庫(kù)氣動(dòng)元件庫(kù)接口庫(kù)機(jī)械液壓氣動(dòng)通訊電氣車輛模型庫(kù)航空模型庫(kù)航天模型庫(kù)電子模型庫(kù)、動(dòng)力模型庫(kù)、電池模型庫(kù)熱管理模型庫(kù)、發(fā)動(dòng)機(jī)模型庫(kù)、動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性模型庫(kù)…4.4MWORKS.Sysplorer基本功能主要功能：系統(tǒng)建模環(huán)境：提供方便易用的圖形化建模環(huán)境，支持圖形化拖放建模、多文檔多視圖模型瀏覽和編輯功能、模型說(shuō)明編輯功能、常用模型組件編輯操作以及本地模型庫(kù)配置管理功能等。編譯分析環(huán)境：提供Modelica模型詞法語(yǔ)法分析環(huán)境，支持模型檢查、模型方程分析、變量分析、模型方程結(jié)構(gòu)分析、單位推導(dǎo)與檢查和顯示單位的定制與擴(kuò)展等。求解計(jì)算環(huán)境：提供仿真求解配置、仿真調(diào)度控制、仿真結(jié)果回收等基本功能，支持軟實(shí)時(shí)仿真控制功能，支持二維動(dòng)畫(huà)與物理時(shí)間同步求解與顯示；后處理環(huán)境：提供豐富實(shí)用的后處理功能，支持仿真實(shí)例管理、參數(shù)編輯、結(jié)果比較、仿真數(shù)據(jù)監(jiān)控功能、結(jié)果的實(shí)時(shí)和離線曲線顯示、曲線雙Y軸顯示，常用曲線運(yùn)算、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能。實(shí)時(shí)代碼生成：提供實(shí)時(shí)代碼生成功能，通過(guò)模型編譯、模型推導(dǎo)、符號(hào)簡(jiǎn)化生成模型求解序，進(jìn)而生成模型的標(biāo)準(zhǔn)C代碼，針對(duì)VxWorks、Linux、NIVeriStand、ETAS等實(shí)時(shí)環(huán)境可生成實(shí)時(shí)代碼。擴(kuò)展接口：支持對(duì)外部C/Fortran函數(shù)的嵌入與調(diào)用；提供Matlab/Simulink、FMI、三維CAD等接口，支持異構(gòu)模型的集成與仿真；提供命令與腳本功能，支持批量處理。4.4MWORKS.Sysplorer基本功能工具箱說(shuō)明模型加密工具對(duì)模型文件加密發(fā)布，保護(hù)模型代碼不被隨意擴(kuò)散命令與腳本工具支持Python開(kāi)發(fā)腳本程序，可自動(dòng)完成重復(fù)操作任務(wù)頻率估算工具針對(duì)Modelica模型、FMU模型、黑箱模型等進(jìn)行頻率估算模型試驗(yàn)工具支持使用不同參數(shù)集運(yùn)行仿真模型，并得到批次結(jié)果模型參數(shù)標(biāo)定工具通過(guò)改變一些模型的參數(shù)使得仿真結(jié)果變量與測(cè)量數(shù)據(jù)達(dá)到吻合模型參數(shù)優(yōu)化工具尋找關(guān)鍵參數(shù)值使得系統(tǒng)整體性能趨向最優(yōu)代碼生成工具支持將控制系統(tǒng)和被控對(duì)象模型生成實(shí)時(shí)仿真代碼并下載至嵌入式設(shè)備和實(shí)時(shí)仿真機(jī)中接口說(shuō)明C/C++/Fortran接口支持C/C++/Fortran代碼的嵌入和集成調(diào)用，能夠直接嵌入C代碼或封裝成外部函數(shù)調(diào)用FMI接口支持FMI(1.0/2.0)標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議，可導(dǎo)出導(dǎo)出FMU模型，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真三維CAD軟件接口支持將三維軟件中的裝配體直接生成Modelica三維多體模型三維CAE軟件接口支持CAE軟件三維視景接口支持TCP/UDP通訊協(xié)議，將仿真結(jié)果實(shí)時(shí)傳送至三維視景軟件，驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫(huà)顯示求解算法擴(kuò)展接口支持用戶自定義積分算法、非線性和線性方程軟件開(kāi)放SDK，用戶可基于SDK根據(jù)需求自行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工具箱和接口。4.4MWORKS.Sysplorer基本功能詞法語(yǔ)法語(yǔ)義分析方程系統(tǒng)分析優(yōu)化C代碼生成與編譯仿真4.4MWORKS.Sysplorer運(yùn)行過(guò)程電感I的平坦化，將其參數(shù)與方程提取到頂層模型。以此類推，將所有組件平坦化。4.4MWORKS.Sysplorer運(yùn)行過(guò)程模型分析、方程排序、方程改編4.4MWORKS.Sysplorer運(yùn)行過(guò)程經(jīng)過(guò)分析后的模型，已經(jīng)可以轉(zhuǎn)換為具有邏輯性與因果性的方程組，此時(shí)，可以將Modelica語(yǔ)言翻譯成C語(yǔ)言，并將C語(yǔ)言編譯成一個(gè)具有時(shí)序推進(jìn)系統(tǒng)的可執(zhí)行程序——求解器。4.4MWORKS.Sysplorer運(yùn)行過(guò)程

根據(jù)方程可以看到，該系統(tǒng)存在兩個(gè)微分方程，被微分的變量一般作為系統(tǒng)的狀態(tài)變量。帶有微分方程的系統(tǒng)的求解需要積分器的參與。

根據(jù)微分的定義可知Der(C.y)=(C.v(k)–C.v(k-1))/time

根據(jù)方程可得(C.vk)-c.v(k-1))/time=R.i/C.c

我們?cè)贛odelica建模時(shí)給出了C.v的初值，因此可通過(guò)數(shù)學(xué)和歸納法求出Der(C.v)值從開(kāi)始時(shí)間到任意時(shí)刻的定積分，即C.v當(dāng)前時(shí)刻的值。

積分算法包括定步長(zhǎng)積分算法與變步長(zhǎng)積分算法，可以通過(guò)Sysplorer界面設(shè)置。微分方程求解—積分器時(shí)序推進(jìn)系統(tǒng)

按照最終的邏輯范式的方程組，可以將每個(gè)方程寫(xiě)成未知量y=f(time)的形式。

其中，有的值與時(shí)間無(wú)關(guān)，例如G.Vp=0，則G.Vp為固定量；有的值與時(shí)間有直接函數(shù)關(guān)系，如AC.Vp：有的值與時(shí)間有間接函數(shù)關(guān)系，如R1.v。

在求解器中，存在一個(gè)時(shí)序推進(jìn)系統(tǒng)，按照積分步長(zhǎng)迭代，每一次循環(huán)，將當(dāng)前步的time帶入所有函數(shù)，求出當(dāng)前步所有變量的值。4.4MWORKS.Sysplorer運(yùn)行過(guò)程Q&AQ&AQ&AQ&A基于MWORKS的控制系統(tǒng)頻域分析1控制工具箱函數(shù)2頻域分析與校正3MWORKS頻域校正案例4Julia語(yǔ)言概述目錄170本課件是可編輯的正常PPT課件控制工具箱函數(shù)1SyslabTyControlSystems工具箱函數(shù)G=tf（num,den）函數(shù)作用：給定分子分母多項(xiàng)式系數(shù)，生成對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)。1SyslabTyControlSystems工具箱函數(shù)H=zpk（z,p,k,t）函數(shù)作用：給定零點(diǎn)、極點(diǎn)、增益、采樣時(shí)間（離散系統(tǒng)），生成對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)。本課件是可編輯的正常PPT課件z,p,k=zpkdata（G）函數(shù)作用：給定傳遞函數(shù)，生成零點(diǎn)、極點(diǎn)及增益。kzp1SyslabTyControlSystems工具箱函數(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件sys=ss（A,B,C,D）函數(shù)作用：給定狀態(tài)空間矩陣，生成對(duì)應(yīng)狀態(tài)空間模型。1SyslabTyControlSystems工具箱函數(shù)sys=ss（H）函數(shù)作用：將傳遞函數(shù)模型轉(zhuǎn)換為狀態(tài)空間模型。本課件是可編輯的正常PPT課件頻域分析與校正2.1頻率特性定理對(duì)于一給定的穩(wěn)定線性定常系統(tǒng)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)為Φ(??)，在正弦信號(hào)??(??)

=????sin????作用下，其穩(wěn)態(tài)輸出為??(??)

=????sin????+??其中輸出的幅值????=|Φ(j??)|????，輸出的相位??=∠Φ(j??)。??????????本課件是可編輯的正常PPT課件2.2頻率特性曲線對(duì)數(shù)頻率特性曲線（Bode圖）幅相特性曲線（Nyquist曲線）以頻率??作為參變量，將幅頻與相頻特性同時(shí)表示在復(fù)數(shù)平面上，即??:0→∞，向量的端點(diǎn)在復(fù)平面上畫(huà)出的一條曲線。伯德(Bode)圖，即對(duì)數(shù)幅頻和對(duì)數(shù)相頻曲線，橫坐標(biāo)均為角頻率??，采用線性刻度lg??。其中幅頻曲線圖縱坐標(biāo)為幅頻????取對(duì)數(shù)后乘以20，即????=20lg????，單位分貝(dB)。本課件是可編輯的正常PPT課件2.3典型環(huán)節(jié)的頻率特性比例環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線對(duì)數(shù)相頻特性曲線幅相特性曲線（Nyquist曲線）本課件是可編輯的正常PPT課件2.3典型環(huán)節(jié)的頻率特性積分環(huán)節(jié)對(duì)數(shù)幅頻特性曲線對(duì)數(shù)相頻特性曲線幅相特性曲線（Nyquist曲線）本課件是可編輯的