劉良輝

摘 要：繼電控制系統(tǒng)因其控制裝置相對(duì)簡(jiǎn)單、控制動(dòng)作可靠等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于電器控制領(lǐng)域，是一種較早采用的控制系統(tǒng)。為更好地對(duì)繼電控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、維護(hù)，保障繼電控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)繼電控制系統(tǒng)的功能分析工作必不可少。繼電控制系統(tǒng)仿真技術(shù)是提高繼電控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要途徑，可極大提高研究人員的工作效率，對(duì)繼電控制系統(tǒng)的發(fā)展具有劃時(shí)代的意義。

關(guān)鍵詞：繼電控制系統(tǒng)；仿真技術(shù)

一、系統(tǒng)仿真技術(shù)的定義

系統(tǒng)是指內(nèi)部聯(lián)系緊密并按某種規(guī)律緊密結(jié)合、與其他事物相對(duì)獨(dú)立的整體，它能夠?qū)崿F(xiàn)某一特定功能，展現(xiàn)某種特性。為了更好地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、研究和設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試主要采取兩種方案：一種是直接對(duì)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，但這種方案往往因?yàn)橹T多原因不能施行；另外一種是構(gòu)造模型，按照真實(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn)，這種方法簡(jiǎn)單有效，這種方法即系統(tǒng)仿真技術(shù)[1]。系統(tǒng)仿真技術(shù)就是指為分析研究問(wèn)題，構(gòu)建真實(shí)系統(tǒng)模型并對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)、分析并作出結(jié)論的過(guò)程，是一種間接研究方法。

系統(tǒng)仿真主要分類有以下幾種：

（1）按模型分類。物理仿真。根據(jù)真實(shí)系統(tǒng)的物理特性構(gòu)造物理模型，對(duì)物理模型進(jìn)行試驗(yàn)。數(shù)學(xué)仿真。根據(jù)真實(shí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)關(guān)系構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行試驗(yàn)。這種仿真經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)的發(fā)展為其提供了有力的支持。由于數(shù)學(xué)仿真必須在計(jì)算機(jī)上完成，因此數(shù)學(xué)仿真又稱計(jì)算機(jī)仿真。物理-數(shù)學(xué)仿真。在系統(tǒng)研究過(guò)程中，結(jié)合數(shù)學(xué)模型和物理模型，參考實(shí)物進(jìn)行的試驗(yàn)。試驗(yàn)中系統(tǒng)的某一部分被寫成數(shù)學(xué)模型并放到計(jì)算機(jī)上，另一部分就是進(jìn)行物理模型構(gòu)造（或?qū)?shí)物直接采用），并將他們組合成系統(tǒng)進(jìn)行的試驗(yàn)。（2） 按仿真時(shí)鐘和實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類。仿真時(shí)鐘控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的時(shí)間標(biāo)尺，實(shí)際時(shí)鐘控制實(shí)際系統(tǒng)的時(shí)間標(biāo)尺，兩者可以不同。實(shí)時(shí)仿真要求仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘保持一致。欠實(shí)時(shí)仿真是指仿真時(shí)鐘慢于實(shí)際時(shí)鐘。超實(shí)時(shí)仿真是指仿真時(shí)鐘快于實(shí)際時(shí)鐘。（3） 按系統(tǒng)模型的特性分類。根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)量隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型為連續(xù)系統(tǒng)仿真。這種技術(shù)是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的，其特點(diǎn)是可以通過(guò)一組方程式進(jìn)行描述。對(duì)只在某一時(shí)間點(diǎn)由于隨機(jī)事件的發(fā)生而變化的系統(tǒng)狀態(tài)建立的數(shù)學(xué)模型為離散事件仿真。這種系統(tǒng)狀態(tài)量取決于不確定因素的數(shù)量。事件量之間的狀態(tài)量是保持不變的，即離散變化。數(shù)學(xué)方程很難對(duì)這類系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，流程圖、網(wǎng)絡(luò)圖是常見(jiàn)的描述方法[2]。

二、系統(tǒng)仿真技術(shù)的流程

系統(tǒng)仿真技術(shù)是一種試驗(yàn)性、研究性的技術(shù)，其實(shí)質(zhì)就是結(jié)合情況建立仿真模型并進(jìn)行仿真試驗(yàn)，被直接應(yīng)用于系統(tǒng)研究。仿真技術(shù)研究流程一般為以下三步：

第一，通過(guò)研究目的、系統(tǒng)先驗(yàn)知識(shí)和試驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定系統(tǒng)組成要素及其狀態(tài)變量、參數(shù)之間的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系，從而建立研究對(duì)象的數(shù)學(xué)邏輯模型。這一階段我們稱之為建模技術(shù)。第二，根據(jù)仿真目的、計(jì)算機(jī)類型及原始數(shù)學(xué)邏輯模型的形式，把原始數(shù)學(xué)邏輯模型轉(zhuǎn)變成適合于計(jì)算機(jī)處理的仿真模型，這是仿真技術(shù)流程的重中之重，。這一階段我們稱之為建模方法學(xué)。 第三，試驗(yàn)流程被設(shè)計(jì)好了以后，裝載模型并使之在計(jì)算機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)，在此過(guò)程中記錄模型運(yùn)行中各變量變化的情況，分析運(yùn)行結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，最后得出結(jié)論。這一階段稱之為仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

三、繼電控制系統(tǒng)仿真技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

仿真事件的傳播是實(shí)現(xiàn)繼電控制系統(tǒng)的必要條件，繼電控制系統(tǒng)仿真的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：（1） 對(duì)繼電控制控制系統(tǒng)的各種聯(lián)系進(jìn)行有效獲??；（2） 對(duì)繼電控制系統(tǒng)的事件進(jìn)行仿真；通過(guò)對(duì)各種聯(lián)系的分析發(fā)現(xiàn)，獲取繼電控制系統(tǒng)的電氣信息相當(dāng)困難，與之相關(guān)的努力也從未停止，在繼電控制系統(tǒng)中，事件的產(chǎn)生取決于電氣聯(lián)系，事件之間的相互聯(lián)系取決于非電氣聯(lián)系。仿真面臨的第一個(gè)問(wèn)題是如何為事件時(shí)序確立合適的仿真模型?？刂葡到y(tǒng)的仿真研究?jī)?nèi)容的主要是通過(guò)數(shù)學(xué)模型的建立及計(jì)算，編寫程序預(yù)算語(yǔ)句進(jìn)而求解各個(gè)階段變量的變化情況，進(jìn)而求得系統(tǒng)輸出所需的中間變量數(shù)據(jù)以及曲線等等，達(dá)到控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的分析和設(shè)計(jì)的目的。主要步驟為：建立繼電控制線路的數(shù)學(xué)模型，獲得參數(shù)值；建立系統(tǒng)的控制過(guò)程的數(shù)學(xué)模型；最后為仿真試驗(yàn)的進(jìn)行。

結(jié)語(yǔ)：繼電控制系統(tǒng)仿真技術(shù)的研究工作已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)一段時(shí)間，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，采用多種技術(shù)、運(yùn)用多種控制方式，特別是結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的方法已經(jīng)成為繼電控制系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展新趨勢(shì)，多種技術(shù)相結(jié)合帶來(lái)的便利為它的發(fā)展帶來(lái)了更多的便利，但相比于國(guó)外，我們的發(fā)展尚有不足之處，繼電控制系統(tǒng)的仿真技術(shù)仍需要長(zhǎng)期不懈的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余欣，賴瑞勛，江恩惠等.系統(tǒng)仿真技術(shù)在“數(shù)字黃河”工程建設(shè)中的應(yīng)用[J].人民黃河，2010.04.001.

[2] 羅小麗，姜?jiǎng)倮?，周惠芳?繼電控制系統(tǒng)的工作過(guò)程分析方法的改進(jìn)[J].通信電源技術(shù)，2013.04.021.