義大利文藝復興時期的府邸建築

[拼音]：hunhe fangzhen fangfa

[英文]：hybrid simulation method

用混合計算機進行系統模擬的方法。混合計算機能集中模擬計算機的計算速度快和數字計算機的計算精度高的優點。混合模擬方法比單純的模擬模擬或單純的數字模擬複雜，它是模擬模擬方法和數字模擬方法在具體應用上的相互結合和相互補充。混合模擬方法的關鍵問題是對兩類不同的計算機合理地分配任務和恰當地選擇幀速。任務的分配主要取決於任務的性質和對精度、速度的要求。幀速的選擇原則是：

（1）根據取樣定理，包含干擾在內的訊號最高有效頻率必須小於取樣頻率的一半；

（2）由於時間延遲和零階保持造成的幅度和相位誤差必須限制在允許範圍之內；

（3）數值計算的截斷誤差對被模擬的系統來說應減小到可以忽略的程度。混合模擬方法在航天、航空、核能、電力、化工等複雜的動力學系統模擬中獲得廣泛的應用。它比模擬模擬具有更高的精度，比數字模擬具有更高的速度；不僅可實現實時模擬，而且可以完成超實時模擬。混合模擬方法主要用於實現數字控制系統混合模擬、連續系統引數尋優和連續系統混合模擬。

數字控制系統混合模擬

在數字控制系統中，控制器是一個專用的數字計算機，而控制物件通常是一個連續系統。採用混合模擬方法可以真實而且直觀地反映這類系統的特性，即用模擬計算機實現控制物件動態過程的模擬，用數字計算機實現控制器的模擬。在模擬過程中，取樣頻率可以與真實系統一致，也可以引入時間比例尺，使模擬過程快於或慢於真實系統。

連續系統引數尋優

用混合計算機進行連續系統引數尋優時，用模擬計算機進行系統動態過程的快速重複計算，用數字計算機控制尋優過程和執行按某種尋優演算法編制的尋優程式，並實現引數的修正和結果的儲存。通常採用的尋優演算法是梯度法或隨機法。在每一次迭代迴圈中，數字計算機將被尋優的引數值輸送給數模乘法器或數模轉換器,以實現引數的調整（圖1）。

連續系統混合模擬

有些複雜的連續系統模擬對計算精度和計算速度都有嚴格的要求。此時宜採用混合模擬方法。在連續系統模擬中,首先要對計算任務進行合理的分配，即分配給模擬計算機要求計算速度快而精度不高的計算任務，分配給數字計算機要求計算精度高而變化慢的任務。例如，在空間飛行器的模擬中，用模擬計算機完成姿態控制迴路的計算，而用數字計算機計算軌道、制導和導引方程(圖2)。此外，對於某些難於用模擬計算機的運算部件來完成的計算問題，如多變數函式的計算、座標轉換等，也需要由數字計算機來完成。

誤差

由於在連續系統的模擬迴路中引入了數字計算機、多路取樣器、模數轉換器和數模轉換器，所以必須考慮由此引起的各種誤差因素。主要的誤差因素有：

（1）由數值積分所帶來的截斷誤差以及演算法本身可能帶來的時間滯後。截斷誤差同演算法和積分步長有關。

（2）由多路取樣器、模數轉換器和數模轉換器所帶來的時間滯後。

（3）由模數轉換器有限的解析度所帶來的量化誤差。

（4）由數模轉換器零階保持輸出帶來的幅度誤差和相位滯後。這種誤差同模擬系統的取樣速率（通常稱為幀速）有關。

減少這些誤差的主要方法是：

（1）選擇適當的數值積分演算法,在保證計算精度和穩定性的前提下,減少計算量，縮短步長。同時考慮演算法本身的實時性，避免由演算法帶來的時間滯後。

（2）提高幀速以減小由時間滯後和零階保持所帶來的幅度誤差和相位滯後。這就要求提高數字計算機和介面裝置的速度，裝置造價也相應地提高。

（3）利用多幀速演算法，即將數字計算部分劃分為快變化部分和慢變化部分，分別選取不同的計算步長，以減少計算量。

（4）利用補償和外插方法消除由時間滯後和零階保持所產生的幅度誤差和相位滯後。補償可以由數字計算機完成，也可以由模擬計算機完成。補償方法有一階補償、二階補償、三階補償等。

（5）提高介面裝置的速度和解析度,減少時間滯後和量化誤差。