[发明专利]基于状态变量离散化的仿真计算方法和仿真系统

权利要求书

1.一种基于状态变量离散化的仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

在进行第k步仿真计算时，获取各状态变量导数值构成的状态变量矩阵，其中，所述各状态变量导数值根据第k-1步计算得到的各状态变量的状态变量函数的构成向量，和，根据第k步系统所有输入的构成向量获得，其中，k为大于1的正整数；

对所述各状态变量导数值进行限幅，将所述各状态变量导数值大于限幅上界的导数值置零，判断限幅后的各状态变量导数值的正负，并根据判断结果分别计算所述各状态变量达到下一边界所需要的各变化时间；

比较所述各变化时间，确定最小变化时间；

根据所述最小变化时间更新系统仿真运算当前时刻，并根据所述最小变化时间对应的唯一变化状态变量更新所述状态变量矩阵。

2.如权利要求1所述的基于状态变量离散化的仿真计算方法，其特征在于，在所述获取各状态变量导数值构成的状态变量矩阵之前，还包括：

根据第k-1步中的唯一变化状态变量的状态变量函数，和，所述唯一变化状态变量的状态变量导数值，对所有状态变量的状态变量函数和状态变量导数值进行线性预估；

根据预设算法校正所述所有状态变量的状态变量函数值；

根据校正后的所有状态变量的状态变量函数的构成向量，校正预估的所有状态变量的状态变量导数值。

3.如权利要求1所述的基于状态变量离散化的仿真计算方法，其特征在于，通过以下公式对所述各状态变量导数值进行限幅：

其中，为限幅上界，k_x为代表限幅的紧张程度的系数；|U|_max为系统电压峰值；|I|_max为系统电流峰值；C_min为系统等效电容值；L_min为系统等效电感值。

4.如权利要求1所述的基于状态变量离散化的仿真计算方法，其特征在于，状态变量函数是Q函数，则根据以下公式获取各状态变量导数值构成的状态变量矩阵：

其中，为状态变量矩阵，A、B为状态方程的系数矩阵，Q^(k-1)为第k-1步计算得到的系统所有状态变量x_i的Q函数Q(x_i)^(k-1)构成向量，U^(k)为第k步计算中系统所有输入u_i^(k)构成向量。

5.如权利要求1所述的基于状态变量离散化的仿真计算方法，其特征在于，所述根据所述最小变化时间更新系统仿真运算当前时刻包括：

在第k-1步中更新的系统仿真运算当前时刻的基础上，加上所述最小变化时间。

6.如权利要求1所述的基于状态变量离散化的仿真计算方法，其特征在于，所述根据所述最小变化时间对应的唯一变化状态变量更新所述状态变量矩阵包括：

获取唯一变化状态变量对应的唯一变化状态变量函数；

在第k-1步计算得到的各状态变量的状态变量函数中，更新所述唯一变化状态变量函数；

根据更新后的各状态变量函数的构成向量获取第k步仿真计算中的状态变量矩阵。

7.一种基于状态变量离散化的仿真系统，其特征在于，包括：

系统参数获取处理模块，用于在进行第k步仿真计算时，根据第k步相比于第k-1步变化的系统输入和唯一变化状态变量获取第k步仿真计算时的状态变量矩阵；

仿真数值计算模块，用于执行如权利要求1-4任一项所述的基于状态变量离散化的仿真计算方法；

仿真控制模块，用于判断第k步仿真计算后更新的系统仿真计算当前时刻与系统仿真结束时刻的大小关系，如果大于等于，则结束仿真并输出仿真结果。

8.如权利要求7所述的基于状态变量离散化的仿真系统，其特征在于，所述仿真控制模块还用于：

在判断第k步仿真计算后更新的系统时间小于系统仿真结束时间时，继续仿真。

9.如权利要求7所述的基于状态变量离散化的仿真系统，其特征在于，所述系统参数获取处理模块包括：

第一获取单元，用于获取第k-1步仿真计算得到的各状态变量x_i的状态变量函数Q函数Q(x_i)^(k-1)构成向量Q^(k-1)，其中，Q(x_i)^(k-1)可通过以下公式得到：

其中，Δq_i是第i个状态变量x_i的量化长度，Q(x_i)^(k-2)是第k-2步所有状态变量x_i的状态变量函数，x_i^(k-1)是第k-1步状态变量；

第二获取单元，用于获取第k步仿真计算中所有系统输入u_i^(k)构成向量U^(k)，和相对于第k-1步发生变化的系统输入构成向量U(change)^(k)；

处理单元，用于将Q(x(change))^(k-1)和U(change)^(k)定义为第k步计算中的“事件”“event^(k)”，其中，event^(k)＝{Q(x(change))^(k-1),U(change)^(k)}，Q(x(change))^(k-1)表示相对于第k-1步计算中唯一改变的状态变量Q函数；

确定单元，用于将第k步仿真计算中所有的系统参数值c_i^(k)构成的模型参考向量C^(k)确定为C^(k)＝f{event^(k)}；

计算单元，用于根据如下公式计算第k步仿真计算时的状态变量矩阵，

其中，A、B为状态方程的系数矩阵，x是第k步仿真计算中所有状态变量，u是第k步仿真计算中所有系统输入，是所有状态变量的导数值构成的状态变量。