【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软件工程领域，尤其涉及一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化方法、装置及设备。
技术介绍
1、控制理论领域分为线性控制理论和非线性控制理论。其中线性控制理论适用于遵循叠加原理的设备组成的系统，即输出与输入成正比，由线性微分方程控制。适用于通用性强的强大频域数学技术，例如拉普拉斯变换、傅里叶变换、z变换、波特图、根轨迹和奈奎斯特稳定性准则等。但现实世界的所有系统都是非线性的，通常由非线性微分方程控制，为处理他们而开发的少数数学技术更困难，也不通用，通常仅使用于狭窄类别的系统。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化方法、装置及设备，解决了非线性模型难以求解的问题。
2、一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化方法，包括：
3、构建系统的modelica模型，获取设置的分析点、工作点；
4、根据所述分析点和所述工作点将所述modelica模型进行翻译生成对应的数学模型；
5、对所述数学模型进行仿真求解，通过添加状态变量和输入变量的扰动，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵。
6、在本专利技术的一种实施例中，在进行仿真求解前，所述方法还包括：通过定义相应的数据结构用于保存工作点索引属性，所述工作点索引属性包括当前时间、输入变量、输出变量和状态变量；通过定义相应的数据结构用于保存系数矩阵。
7、在本
8、在本专利技术的一种实施例中，所述对所述数学模型进行仿真求解，通过添加状态变量和输入变量的扰动，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵，具体包括：将原始数学模型进行模型变换得到求解模型；获取初始时间的初始输入变量和初始状态变量，根据所述初始输入变量和所述初始状态变量计算模型在初始时间的响应；当仿真时间到达设置的工作点时刻时，基于初始输入变量和初始状态变量依次添加相应的扰动，计算模型在当前时间的响应，根据扰动和响应计算线性化的系数矩阵。
9、在本专利技术的一种实施例中，所述当仿真时间到达设置的工作点时刻时，基于初始输入变量和初始状态变量依次添加相应的扰动，计算模型在当前时间的响应，根据扰动和响应计算线性化的系数矩阵，具体包括：当仿真时间到达设置的工作点时刻时，基于初始状态变量依次添加扰动状态，计算模型在当前时间的输出变量和状态变量微分，根据所述扰动状态、输出变量和状态变量微分计算线性化的系数矩阵a、c；当仿真时间到达设置的工作点时刻时，基于初始输入变量依次添加扰动输入，计算模型在当前时间的输出变量和状态变量微分，根据所述扰动输入、输出变量和状态变量微分计算线性化的系数矩阵b、d。
10、在本专利技术的一种实施例中，所述根据所述扰动状态、输出变量和状态变量微分计算线性化的系数矩阵a、c，具体包括：
11、根据以下公式计算系数矩阵a：
12、
13、其中，为状态变量微分的变化量，δxj为依次给每个状态变量添加的状态扰动；
14、根据以下公式计算系数矩阵c：
15、
16、其中，δyi为输出变量的变化量，δxj为依次给每个状态变量添加的状态扰动。
17、在本专利技术的一种实施例中，所述根据所述扰动输入、输出变量和状态变量微分计算线性化的系数矩阵b、d，具体包括：
18、根据以下公式计算系数矩阵b：
19、
20、其中，为状态变量微分的变化量，δuj为依次给每个输入变量添加的输入扰动；
21、根据以下公式计算系数矩阵d：
22、
23、其中，δyi为输出变量的变化量，δuj为依次给每个输入变量添加的输入扰动。
24、一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化装置，包括：
25、模型构建模块，用于构建系统的modelica模型，获取设置的分析点、工作点；
26、模型翻译模块，用于根据所述分析点和所述工作点将所述modelica模型进行翻译生成对应的数学模型；
27、线性化求解模块，对所述数学模型进行仿真求解，通过添加状态变量和输入变量的扰动，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵。
28、一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化设备，包括：
29、至少一个处理器；以及，
30、与所述至少一个处理器通过总线通信连接的存储器；其中，
31、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被执行，以实现如上述各实施例任一项所述的方法。
32、一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如上述各实施例任一项所述的方法。
33、本专利技术提供了一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化方法、装置及设备，至少包括以下有益效果：
34、1)modelica模型的线性化阶次和状态变量难以确定，本专利技术采用模型中积分器变量作为状态变量，不需要单独设置，可避免结果失真以及计算的复杂度；
35、2)对于线性模型，计算更为简单。
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1.一种基于小扰动法的非线性Modelica模型线性化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行仿真求解前，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述数学模型进行仿真求解，通过添加状态变量和输入变量的扰动，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵，具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当仿真时间到达设置的工作点时刻时，基于初始输入变量和初始状态变量依次添加相应的扰动，计算模型在当前时间的响应，根据扰动和响应计算线性化的系数矩阵，具体包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述扰动状态、输出变量和状态变量微分计算线性化的系数矩阵A、C，具体包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述扰动输入、输出变量和状态变量微分计算线性化的系数矩
8.一种基于小扰动法的非线性Modelica模型线性化装置，其特征在于，包括：
9.一种基于小扰动法的非线性Modelica模型线性化设备，其特征在于，包括：
10.一种非易失性存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令由处理器执行，以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于小扰动法的非线性modelica模型线性化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行仿真求解前，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵，具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述数学模型进行仿真求解，通过添加状态变量和输入变量的扰动，调用相关函数获取仿真中的每一步计算结果，根据所述计算结果得到线性化的系数矩阵，具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当仿真时间到达设置的工作点时刻时，基于初始输入变量和初始状态变量依次添加相应的扰动，计算模型在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕鸣，单国夫，罗晓飞，万宽，郭俊峰，鲍丙瑞，周凡利，
申请(专利权)人：苏州同元软控信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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