[发明专利]传递函数模型在Modelica建模环境中的频率特性计算方法以及装置

说明书

本申请公开了一种传递函数模型在Modelica建模环境中的频率特性计算方法以及装置。该方法包括基于Modelica语言对预设的所述传递函数模型的定义；确定频率特性计算范围以及频率点分布；通过Modelica语言实现对复数运算的运算符号的重载，用以执行复数数据的运算；对延迟环节进行处理之后，根据所述频率特性计算范围以及所述频率点分布进行复数运算；将所述复数运算的结果转换为系统的幅频特性数据、相频特性数据；将不同频率点下计算得到的所述幅频特性数据、所述相频特性数据进行连续化处理，并通过自定义对数坐标系实现系统频率特性的可视化。本申请解决了传递函数模型在Modelica建模环境中不能计算频率特性的技术问题。

技术领域

本申请涉及Modelica控制系统领域，具体而言，涉及一种传递函数模型在Modelica建模环境中的频率特性计算方法以及装置。

背景技术

采用Modelica语言所构建的系统模型，通过仿真求解可得到系统的时域响应，但无法得到系统的频率特性。实际上，通过Modelica标准库可以构建传递函数模型，再通过串联延迟模块，则可以得到含有延迟环节的传递函数模型，在控制系统分析与设计过程中，传递函数模型的频率特性计算作为控制规律设计的基础，是必不可少的。

对于实现基于Modelica包含延迟环节的传递函数模型的频率特性计算将为后续控制系统设计奠定必要的基础。

针对相关技术中传递函数模型在Modelica建模环境中不能计算频率特性的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种传递函数模型在Modelica建模环境中的频率特性计算方法以及装置，以解决传递函数模型在Modelica建模环境中不能计算频率特性的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种传递函数模型在Modelica建模环境中的频率特性计算方法。

根据本申请的传递函数模型在Modelica建模环境中的频率特性计算方法包括：基于Modelica语言对预设的所述传递函数模型的定义，其中，所述传递函数模型的定义包括传递函数分子分母的各项系数、延迟时间的定义；确定频率特性计算范围以及频率点分布；通过Modelica语言实现对复数运算的运算符号的重载，用以执行复数数据的运算；对延迟环节进行处理之后，根据所述频率特性计算范围以及所述频率点分布进行复数运算；将所述复数运算的结果转换为系统的幅频特性数据、相频特性数据；将不同频率点下计算得到的所述幅频特性数据、所述相频特性数据进行连续化处理，并通过自定义对数坐标系实现系统频率特性的可视化。

进一步地，基于Modelica语言对预设的所述传递函数模型的定义，其中，所述传递函数模型的定义包括传递函数分子分母的各项系数、延迟时间的定义：

其中，e^-Ts表示延迟环节，T为延迟时间。

进一步地，所述通过自定义对数坐标系实现系统频率特性的可视化，还包括：采用Bode图对数坐标系实现系统频率特性的可视化。

进一步地，所述确定频率特性计算范围以及频率点分布，包括：确定频率特性的起始频率(rad/s)、终止频率(rad/s)；确定频率特性计算范围内计算的的频率点数；对所述频率点数按照对数分布进行处理。

进一步地，所述通过Modelica语言实现对复数运算的运算符号的重载，用以执行复数数据的运算，包括：通过所述Modelica语言实现对复数运算的运算符号的重载，用于执行复数运算，其中，所述运算符号至少包括如下功能：加、减、乘、除、取模。

进一步地，所述对延迟环节进行处理之后，根据所述频率特性计算范围以及所述频率点分布进行复数运算，包括：

基于欧拉公式将所述延迟环节转换为三角函数形式：