模拟训练机模型简化算法的研究

孟庆松， 原海勃

(哈尔滨理工大学自动化学院，哈尔滨 150080)

0 引言

目前，现代模拟训练机仿真理论及技术已发展成为独立的高科技领域，对于高精确度和昂贵的模拟设备系统而言，其优点尤为明显。由于模拟训练机的仿真品质直接取决于复现被仿真过程参数的精确度，所以仿真过程的数学模型就成为了模拟训练机仿真系统中一个非常重要而又独立的关键部分。而过程数学模型的解算需要求解复杂高阶矩阵方程的数值解，其求解的复杂性使得很多现代模拟训练机控制过程的仿真变得难以全真实时实现。在研究模拟训练机的仿真问题时，在满足人的感官和视觉要求的前提下，通常对其模型的解算进行简化，即对其完成各种实际动作或过程的控制系统采用模型简化的算法加以仿真实现，以适应仿真效果的实时性和真实感。其实，存在许多种系统模型简化的方法，而模型简化的基本方法大致可分为时域法和频域法两种，比较常见的时域法包括连分式法［1］、Pade逼近法［2］、Routh 逼近法［3］等，而频域法包括集结法［4－5］、平衡降阶法［6］等。其中有些方法只适用于单输入单输出系统，有些方法不能保持系统的稳定性，还有些方法无法保证较高的输出精确度。当然也有将模型简化与神经网、预测控制等控制理论相结合的方法，因其实用性、应用范围等因素的限制而实际应用很少。

本文研究的是仿真过程中数学模型的降阶算法和求解高阶矩阵方程的简化仿真算法，提出一种设计思想，即在过程动态时采用通用滤波器的快速仿真算法，在稳态时采用模型降阶和时矩输出拟合相结合的算法。……