论文综述
线性时变和非线性系统的系统建模与数值解法分析
- 引言
线性时变系统即同时满足线性系统和时变系统特征的系统,它满足系统叠加性与均匀性的特点,同时,当系统中某个参数值随时间而变化时,整个特性也随时间而变化。线性时变系统的主要表示方式有状态方程和结构图,它的主要特征有能控性、能观性和稳定性分析。
时变线性系统是信息处理相关课程教学的扩展内容,在现实世界以及工业实践中,线性时变系统(LTVs)较线性时不变系统(LTIs)更为常见。由于LTV的解往往不能写成解析解的形式,因而传统用来求解LTI的时域经典和变换域求解的解析解方法已不适用,本论文将利用状态空间分析法对时变线性系统建模,利用计算机虚拟仿真技术,可直观便捷地完成系统的虚拟仿真并得到其系统响应的数值解。在MATLAB/simulink之虚拟仿真环境中来完成系统的虚拟仿真以得到系统的数值解。实验结果表明,其仿真建模过程直观明了,可操作性强,求解方法便捷可行。
非线性方程组求解是一个基本而又重要的问题, 在工程实践、经济学等方面有大量的实际问题最终转 化为代数方程组。本文通过将数学知识转化为计算 机MATLAB 编程语言,对非线性方程组求解的各种方 法介绍并对不同求解方法所具备的不同特性进行总 结分析,为数值工程及其计算提供有力的理论和实践依据。
- 设计意义
时变线性系统是信息处理相关课程教学的扩展内容,在现实世界以及工业实践中,线性时变系统(LTVs)较线性时不变系统(LTIs)更为常见。由于LTV的解往往不能写成解析解的形式,因而传统用来求解LTI的时域经典和变换域求解的解析解方法已不适用,本论文将利用状态空间分析法对时变线性系统建模,在MATLAB/simulink之虚拟仿真环境中来完成系统的虚拟仿真以得到系统的数值解。
非线性方程组的求解是“数值分析”课程的一个重要组成部分。非线性方程组的数值解法在实际中有广泛的应用,特别是在各种非线性问题的科学计算中更显现出它的重要性。随着计算机的广泛应用,有更多的领域涉及非线性方程组的求解问题。
- 国内外研究情况:
目前,由美国 Mathworks 公司发布的 Matlab[9] 成为了当今国际主流的科学计算与仿真软件之一.在其 Simulink 的虚拟仿真环境中,它提供了面向众多科学与工程领域的相关功能模块,可对目标系统进行有效准确的系统建模以及虚拟仿真,并得到其数值解.设给定某时变连续时间系统,在任意输入信号作用下, 如何计算求解其系统响应是教学与科研中的一个基本问题.由于时变线性系统(LTVS)的解往往不能写成 解析解的形式,因而用于求解线性时不变系统(LTIS)之时域经典和变换域之解析解方法,已不适用,且 较繁琐.因而非常适合在 Matlab/Simulink 虚拟仿真计算环境中,利用状态空间分析法,首先实现对时变线 性系统的系统建模,然后利用 Simulink 虚拟仿真模块,可直观便捷地完成系统的虚拟仿真并得到其系统响 应的数值解.
四.总体设计
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