Simulink常用模块库(Integrator/Discrete-TimeIntegrator)
目录
一. Integrator
二. Discrete-TimeIntegrator
2.1 积分模式
2.2 累加模式
一. Integrator
中文译名:积分器
图标表示:
模块参数:
外部重置:包括无、上升沿、下降沿、任意沿、级别、级别保持等。选择无以外的外部条件后,积分器增加第二个输入端口,在第二个端口输入信号满足选择的重置条件后积分器将进行复位。
复位:返回初始条件重新开始计算
- 上升沿:重置信号从负值或零上升到正值时重置状态;
- 下降沿:重置信号从正值下降到零或负值时重置状态;
- 任意沿:上升沿和下降沿的总和;
- 级别(电平):重置信号在当前时间步为非零值时或从上一个时间步的非零值更改为当前时间步的零值时重置状态;
- 级别保持:重置信号在当前时间步为非零值时重置状态.
初始条件来源:包括内部与外部两个选项。选择内部则显示初始条件对话框,在对话框内指定积分初始值;选择外部则增加一个x_0输入端口用来指定积分初始值,同时初始条件对话框消失。
限制输出:对输出结果进行限幅,作用与Saturation饱和模块作用等同;
【注】初始条件的值必须在限制输出的上下限之间,否则会报错。
显示饱和端口:勾选后积分器右方出现第二个输出端口,输出值超出上限但被上限饱和值限制住输出1,上下限均未达到输出0,超出下限但被下限饱和值限制住输出-1。
显示状态端口:
- 一般情况下,状态端口的输出与模块的标准输出端口的输出相同,只能用于中断代数环或在系统之间 "传递" 状态。
- 如果在当前时间步重置模块,则状态端口的输出为模块尚未重置时在模块的标准输出中显示的值。
- 每次输出值到达2时下一采样时刻都会复位到0重新开始积分。并且随着仿真时间量的增大,积分值达到2所需要的时间越来越短。
(对于代数环,后面将会单独拿出一篇文章来讲)
绝对容差:
- 这是一个数值选代终止的门限值,可以输入auto、-1、其他数字或向量;
- auto和-1表示继承模型设置中的绝对误差容限;具体一个数字则会覆盖模型设置的设置;输人向量时向量的个数必须与模块的连续状态个数相匹配;
- 一般情况下这个参数无需用户调整。
线性化时忽略限制和重置:
- 当对模型进行线性化处理时,通过勾选框决定是否忽略复位和饱和设置。
启用过零检测:
- 是否使能过零检测功能的勾选框。对于Integrator 模块,过零检测使用在复位时,以及进入或离开上下限区域时。
二. Discrete-TimeIntegrator
中文译名:离散时间积分器
图标表示:
模块参数:
在积分器方法中共有六种模式:
2.1 积分模式
积分: 前向欧拉;积分: 后向欧拉;积分:梯形法。积分的三种模式如何输出分别见下三幅图。
(为了方便观看,求解器设置的是定步长0.5;前后向欧拉验证的是第3个点x=1,在x=1之前还有x=0与x=0.5两个点;梯形法验证的是x=0.5即第二个点)
对于积分: 前向欧拉:
第一个输出值为初始条件x0,第二个输出值为上图x0+s1,第三个输出为x0+s1+s2,第四个输出为x0+s1+s2+s3,依次类推.
对于积分: 后向欧拉:
第一个输出值为初始条件x0,第二个输出值为上图x0+s2,第三个输出为x0+s2+s3,第四个输出为x0+s2+s3+s4,依次类推.
对于积分: 梯形:
第一个输出值为初始条件x0,第二个输出值为上图x0+(s1+s2)/2,第三个输出为x0+(s1+s2)/2+(s2+s3)/2,依次类推.
2.2 累加模式
累加: 前向欧拉;累加: 后向欧拉;累加:梯形法。累加的三种模式如何输出分别如下。
累加: 前向欧拉:(加前一个值)
第一个输出为初始条件x0,第二个输出为x0+u0,第三个输出为x0+u0+u1,依次类推;
累加: 后向欧拉:(加后一个值)
第一个输出为初始条件x0,第二个输出为x0+u1,第三个输出为x0+u1+u2,依次类推;
累加: 梯形:(加前后的平均值)
第一个输出为初始条件x0,第二个输出为x0+(u0+u1)/2,第三个输出为x0+(u0+u1)/2+(u1+u2)/2,依次类推;
离散时间积分器内的增益值 等价于 在离散时间积分器模块增益值为1.0后再连接一个Gain模块,二者相邻的两个采样点的差是一样的(除初始状态点外,增益在内部不会改变初始条件)。
让曲线更平滑的方法:尽量缩短求解步长,同样也会增大计算机的运算量,有可能模型崩溃。
其余参数与连续积分器的含义相同,不在赘述。
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