如何Simscape模型代表物理系统
物理系统的表示
本节描述物理系统的数学表示的重要特征，以及Simscape™软件如何实现这种表示。如果你:
要求此类表示的详细信息，以提高模型逼真度或模拟性能。
正在使用Simscape语言．
需要排除Simscape建模或模拟失败的故障。
数学表示是物理模拟的基础。有关模拟的更多信息，请参见Simscape模拟是如何工作的．
微分、微分代数和代数系统
物理系统的数学表示包含常微分方程(常微分方程),代数方程,或两者兼而有之。
ode控制的变化率系统变量包含系统变量的部分或全部时间导数。
代数方程规定了系统变量之间的函数约束，但不包含系统变量的时间导数。
没有代数约束，系统是微分的(ode)。
没有ode，系统就是代数的。
在ode和代数约束下，系统是混合的微分代数(拓扑)。
一个系统变量是微分的还是代数的，取决于它的时间导数是否出现在系统方程中。
刚度
一个数学问题是僵硬的如果您正在寻找的解决方案变化缓慢，但在容错范围内还有其他快速变化的解决方案。金宝搏官方网站刚性系统有几个固有的时间尺度，它们的大小相差很大［1］．
一个刚性物理系统有一个或多个在一般意义上表现为“刚性”的部件，例如具有大弹簧常数的弹簧。数学上的等效包括准不可压缩流体和低电感。这类系统的某些元件或模态经常表现出高频振荡。
事件和零交叉
事件是系统状态或动态的不连续变化，随着系统的时间演化;例如，一个阀门打开，或硬停止。有关如何在Simscape语言中表示事件的更多信息，请参见离散事件建模．
一个零交叉是一种特定的事件类型，用数值表示一个数学函数的变化符号。可变步长求解器在检测到过零事件时采取更小的步骤。较小的步骤有助于捕捉导致过零的动态，但它们也会显著降低模拟速度。各种过零检测和分析方法，帮助您在模拟速度和精度之间取得正确的平衡。有关更多信息，请参见在Simscape模型中管理零交叉．
处理Simscape表示
Simscape模型等价于一组将一个或多个物理系统表示为物理网络的方程。
首先假设你的物理网络是DAE系统:微分和代数方程以及变量的混合．
请记住，有些物理网络仅由ode表示。
物理网络可能包括僵硬的微分方程．
确定可能的离散和连续组件变化不连续地在一个模拟世界中。
管理零交叉Simscape模型
你的模型可以包含来自以下几个来源的零跨越条件:
Simscape和仿真软件金宝app®从各自的块库中复制的块
程序中的自定义块Simscape语言
金宝appSimulink软件有管理过零事件的全局方法。有关更多信息，请参见讨论二阶导数过零检测．
您可以在单个块上禁用零穿越检测，也可以在整个模型上禁用零穿越检测。过零检测可以提高仿真精度，但会降低仿真速度。
提示
如果精确的零交叉时间在您的模型中是重要的，那么保持零交叉检测启用。禁用它会导致严重的模拟误差。
检测和最小化零交叉Simscape模型
除了通用的Simulink方法外，Simsca金宝apppe软件还提供了特定的工具，可以让您检测和管理模型中的零跨越:
在进行模拟之前，您可以使用Statistics Viewer来识别模型中可能的过零信号。这些信号通常是由包含不连续的运算符和函数产生的，例如比较运算符，
腹肌，√6函数等等。在模拟过程中，这些信号都不可能产生过零事件，或者一个或多个信号有多个过零事件。有关更多信息，请参见视图模型的统计数据．在为模型记录模拟数据时，可以选择日志仿真数据选择。然后，数据日志包括模拟过程中实际的过零数据。有关更多信息，请参见日志仿真数据．
您可以使用Simscape Results Explorer访问和分析模拟期间记录的过零数据。有关更多信息，请参见关于Simscape结果资源管理器．
的
sscprintzcs函数根据记录的仿真数据打印仿真过程中检测到的零交叉信息。在调用此函数之前，必须在当前工作空间中具有模拟日志变量，其中包括模拟统计数据。有关更多信息和示例，请参见sscprintzcs．
当您准备您的模型进行实时仿真时，管理零交叉特别重要。看到减少零交叉有关此工作流的详细示例。
中启用和禁用过零条件Simscape语言
在使用Simscape语言为您自己的自定义块编写代码时，您可以通过在不连续条件表达式的不同实现之间切换，在模型中创建或避免零交叉条件。您可以:
使用关系操作符，它创建了零交叉条件。例如，编写运算符关系:
< b创建一个零跨越条件。使用关系函数，它不创建零交叉条件。例如，编写函数关系:
lt (a, b)不会产生过零的条件。有关在Simscape语言中使用特定函数时是否会产生不连续的更多信息，请参见方程．
请注意
使用关系函数，比如lt (a, b)，在事件中，谓词总是创建一个跨越零的条件。有关事件谓词的详细信息，请参见离散事件建模．
参考文献
[1] Moler, c.b.，MATLAB数值计算，费城，工业与应用数学学会，2004，第7章
P.霍洛维茨和W.希尔电子学的艺术，第二版，剑桥，剑桥大学出版社，1989，第2章
[3]布罗根现代控制理论，第二版，恩格尔伍德悬崖，新泽西州，普伦蒂斯-霍尔，1985
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