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《数字计算机仿真中消除代数环问题的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第20卷 第7期计 算 机 仿 真2003年7月 文章编号:1006-9348(2003)07-0033-03数字计算机仿真中消除代数环问题的研究邱杰,原渭兰(海军航空工程学院,山东烟台264001)摘要:阐述了数字计算机仿真中代数环问题的基本概念,指出了存在代数环的普遍可能性;介绍了SimuLink对代数环的迭代算法;分析和说明了产生代数环的条件以及代数环降低仿真速度和仿真精度的危害;着重介绍和分析了在应用SimuLink进行仿真建模时消除代数环的多种实用方法。关键词:计算机仿真;仿真模型;仿真速度;仿真精度中图分类号:TP301.6文献标识码:B1 引言 代数环的一个
2、最简单的例现实世界中,反馈是一个普遍存在的现象。在各种技术子如图1所示。系统中经常可以看到反馈的存在和应用。例如,雷达对目标图1中实现的是一个减法的自动距离跟踪和自动角度跟踪都要利用反馈;自动控制器模块,其输出反馈回来作为图1 最简单的代数环的例子中,为了使系统稳定等,也需要引入负反馈。一个输入。这个看似简单的例由于反馈的普遍存在,在进行数字计算机仿真的时候,子却反映了一个复杂的问题:在进行仿真时,按正常的计算将经常会遇到反馈回路。数字计算机仿真(以下简称仿真)顺序,应该先计算模块的输入,然后再计算由输入驱动的输时需要按照一定的时序执行相应的计算步骤,因此,对于反出,而在图1
3、所示的情况下,因为输入中的一部分直接来自馈回路就有一个输入和输出的计算顺序的问题。这会使得于输出,在没有得到输出数据的时候,输入是无法计算的;同在相当普遍的条件下,将反馈回路变成所谓的代数环。如果时,因为输出中的一部分直接来自于输入,在没有得到输入在仿真模型中出现了代数环,将会严重影响仿真速度,某些数据的时候,输出也是无法计算的。这是一个死锁(deadlock)情况下还会严重降低仿真的精度。为了保证精度,有效提高条件。这就是所谓的代数环。速度,必须高度重视解决代数环的问题。输出中的一部分反馈到输入,或者说,输入直接决定于SimuLink是一个集成仿真环境,是美国MathWor
4、ks公司输出,这是反馈回路的共同特点。代数环是一种特殊的反馈的MATLAB软件包中的一个重要组成部分,也是其中最有价回路,它的特殊之处就在于除了输入直接决定于输出外,输值的产品之一。利用SimuLink,可以方便、高效地完成交互式出还直接决定于输入,在这里“直接”二字很重要,,它体现了图形建模、仿真运行控制、模型运行过程及仿真结果的观察代数环的实质,仿真计算中的死锁就是由此产生的。和分析、模型本身的分析等等工作。在一项开发反导电子对当然,通过变换拆环,容易解决图1所示问题。事实上,抗仿真软件的工作中,笔者成功地应用了SimuLink,极大地提图1中实现的功能可以表示为:高了工
5、作效率和仿真软件的水平。z=u-z(1)SimuLink虽然是一个高水平的集成仿真环境,但对代数它可以变换为:环问题却并没有提供令人满意的解决方案。本文拟结合笔z=u/2(2)者在应用SimuLink的过程中解决代数环问题的经验,讨论和显然,这时候代数环不存在了,仿真计算不存在问题。但实分析有关代数环的问题,包括代数环的概念、影响及如何消际问题中的代数环的表现形式千差万别,有的是非常复杂除仿真模型中的代数环,重点放在代数环的消除上。的,不可能仅用这样的简单办法来解决。代数环问题在数字计算机仿真领域中普遍存在,因此,2.2 产生代数环的条件本文所讨论的问题和所提供的方法对于其它
6、仿真软件和仿如前所述,代数环是一种反馈回路,但并非所有的反馈真环境也是有普遍意义的。回路都是代数环。代数环存在的充分必要条件是:存在一个闭合路径,该闭合路径中的每一个模块都是直通模块。所谓2 代数环及其影响直通,指的是模块输入中的一部分直接到达输出。SimuLink2.1 由最简单的例子引出的代数环概念的模块库中提供的很多模块都是直通模块。如果一个反馈回路的正向通道和反向通道都由直通模收稿日期:2002-05-24块组成,则此反馈回路一定构成代数环。对于复杂反馈回路—33—©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHo
7、use.Allrightsreserved.http://www.cnki.net来说,只要能够找到由直通模块构成的闭合路径,则也一定3 在仿真模型中发现代数环构成代数环。在应用SimuLink的过程中,我们不可能改进其对代数环在应用SimuLink进行图形化建模的时候,应该对其模块的迭代算法(这对用户是不可见的)。有实际意义的,是尽可库中哪些模块以及在什么条件下有直通特性有所了解,从而能消除自己的仿真模型中的代数环。要消除代数环,首先要可以预见到代数环的存在,也可以为消除代数环以及避免产能够发现代数环
