[发明专利]一种电压控制型忆容器的Simulink建模方法

摘要

本发明公开了一种电压控制型忆容器的Simulink建模方法。本发明中的输入信号源模块经过4个常数模块、2个加法模块、3个减法模块、2个乘法模块、2个绝对值模块、2个增益模块和1个阶跃函数模块，得到系统状态变量x的导数的表达式，系统状态变量x的导数的表达式经过积分模块，得到系统状态变量x；忆容器的忆容值在数值上与系统的状态变量x相等，即得到忆容器的忆容值；输入信号源与忆容器的忆容值经过乘法模块得到忆容器的电荷量。本发明提出了一种实现忆容器特性的Simulink模型，用以模拟忆容器的电荷电压特性，替代实际忆容器进行实验和研究。

主权项

1.一种电压控制型忆容器的Simulink建模方法，其特征在于：建立电压控制型忆容器定义下的忆容器数学模型：其中qC(t)和vC(t)为忆容器的电荷量和加在其两端的电压，CM(x,vC,t)是忆容器的忆容值，x是系统的无量纲状态变量，CM(x,vC,t)的大小取决于x；定义：CM(x,vC,t)＝x其中：C1和C2分别是忆容器的忆容值下限、上限饱和度，VT是阈值电压，α与β是常数，θ表示阶跃函数；依据上述忆容器数学模型，建立实现忆容器特性的Simulink模型为：输入信号源模块vC(t)和第一常数模块分别与第一加法模块的输入端相连，输入信号源模块vC(t)、第二常数模块分别与第一减法模块的正号、负号输入端相连，第一加法模块的输出端、第一减法模块的输出端分别与第一绝对值模块、第二绝对值模块的输入端相连，第一绝对值模块的输出端与第二减法模块的正号输入端相连，第二绝对值模块的输出端与第二减法模块的负号输入端相连；第三常数模块与第三减法模块的正号输入端相连，第四常数模块与第四减法模块的负号输入端相连，第三减法模块的输出端与第二增益模块的输入端相连，第二增益模块的输出端和第二减法模块的输出端分别与第一乘法模块的输入端相连；输入信号源模块vC(t)与第一增益模块的输入端相连，第一增益模块的输出端和第一乘法模块的输出端分别与第二加法模块的两个输入端相连；第五常数模块和第六常数模块分别与第一开关模块的上、下输入端相连，第七常数模块和第八常数模块分别与第二开关模块的上、下输入端相连，第一开关模块与第二开关模块的中间输入端都与积分模块的输出端相连，第一开关模块与第二开关模块的输出端分别与第二乘法模块的两个输入端相连；第二加法模块的输出端和第二乘法模块的输出端分别与第三乘法模块的输入端相连，第三乘法模块的输出端与积分模块的输入端相连，积分模块的输出端和输入信号源模块vC(t)分别与第四乘法模块的两个输入端相连；其中阶跃函数θ由所述的第五常数模块、第六常数模块、第七常数模块和第八常数模块、第一开关模块和第二开关模块以及第二乘法模块实现；第一开关模块和第二开关模块的输出是将积分模块输出的系统内部变量x的值与其内部设定的阈值进行比较，且当x大于等于开关1所设定的忆容器的下限饱和度C1时其输出为1，否则为0；而当x大于开关2所设定的忆容器的上限饱和度C2时其输出为0，否则为1；积分模块对系统状态变量x的导数进行积分运算，得到系统状态变量x，即得到忆容器的忆容值C_M(x,v_C,t)。