刍议继电控制系统仿真技术
刘良辉
摘 要：继电控制系统因其控制装置相对简单、控制动作可靠等优势广泛应用于电器控制领域，是一种较早采用的控制系统。为更好地对继电控制系统进行设计、维护，保障继电控制系统的正常运行，对继电控制系统的功能分析工作必不可少。继电控制系统仿真技术是提高继电控制系统稳定性的重要途径，可极大提高研究人员的工作效率，对继电控制系统的发展具有划时代的意义。
关键词：继电控制系统；仿真技术
一、系统仿真技术的定义
系统是指内部联系紧密并按某种规律紧密结合、与其他事物相对独立的整体，它能够实现某一特定功能，展现某种特性。为了更好地对系统进行分析、研究和设计，对系统试验测试主要采取两种方案：一种是直接对真实系统进行测试，但这种方案往往因为诸多原因不能施行；另外一种是构造模型，按照真实系统设计并进行试验，这种方法简单有效，这种方法即系统仿真技术[1]。系统仿真技术就是指为分析研究问题，构建真实系统模型并对模型进行试验、分析并作出结论的过程，是一种间接研究方法。
系统仿真主要分类有以下几种：
（1）按模型分类。物理仿真。根据真实系统的物理特性构造物理模型，对物理模型进行试验。数学仿真。根据真实系统的数学关系构造数学模型，对数学模型进行试验。这种仿真经济、简单，计算机的发展为其提供了有力的支持。由于数学仿真必须在计算机上完成，因此数学仿真又称计算机仿真。物理-数学仿真。在系统研究过程中，结合数学模型和物理模型，参考实物进行的试验。试验中系统的某一部分被写成数学模型并放到计算机上，另一部分就是进行物理模型构造（或对实物直接采用），并将他们组合成系统进行的试验。（2） 按仿真时钟和实际时钟的比例关系分类。仿真时钟控制系统动态模型的时间标尺，实际时钟控制实际系统的时间标尺，两者可以不同。实时仿真要求仿真时钟与实际时钟保持一致。欠实时仿真是指仿真时钟慢于实际时钟。超实时仿真是指仿真时钟快于实际时钟。（3） 按系统模型的特性分类。根据系统状态量随时间连续变化的系统构建的数学模型为连续系统仿真。这种技术是在计算机上进行的，其特点是可以通过一组方程式进行描述。对只在某一时间点由于随机事件的发生而变化的系统状态建立的数学模型为离散事件仿真。这种系统状态量取决于不确定因素的数量。事件量之间的状态量是保持不变的，即离散变化。数学方程很难对这类系统的数学模型进行描述，流程图、网络图是常见的描述方法[2]。
二、系统仿真技术的流程
系统仿真技术是一种试验性、研究性的技术，其实质就是结合情况建立仿真模型并进行仿真试验，被直接应用于系统研究。仿真技术研究流程一般为以下三步：
第一，通过研究目的、系统先验知识和试验观察数据对系统进行分析，确定系统组成要素及其状态变量、参数之间的数学逻辑关系，从而建立研究对象的数学逻辑模型。这一阶段我们称之为建模技术。第二，根据仿真目的、计算机类型及原始数学逻辑模型的形式，把原始数学逻辑模型转变成适合于计算机处理的仿真模型，这是仿真技术流程的重中之重，。这一阶段我们称之为建模方法学。 第三，试验流程被设计好了以后，装载模型并使之在计算机上运转，在此过程中记录模型运行中各变量变化的情况，分析运行结果，对模型进行验证，最后得出结论。这一阶段称之为仿真试验设计。
三、继电控制系统仿真技术的关键点
仿真事件的传播是实现继电控制系统的必要条件，继电控制系统仿真的两个关键点：（1） 对继电控制控制系统的各种联系进行有效获取；（2） 对继电控制系统的事件进行仿真；通过对各种联系的分析发现，获取继电控制系统的电气信息相当困难，与之相关的努力也从未停止，在继电控制系统中，事件的产生取决于电气联系，事件之间的相互联系取决于非电气联系。仿真面临的第一个问题是如何为事件时序确立合适的仿真模型。控制系统的仿真研究内容的主要是通过数学模型的建立及计算，编写程序预算语句进而求解各个阶段变量的变化情况，进而求得系统输出所需的中间变量数据以及曲线等等，达到控制系统性能指标的分析和设计的目的。主要步骤为：建立继电控制线路的数学模型，获得参数值；建立系统的控制过程的数学模型；最后为仿真试验的进行。
结语：继电控制系统仿真技术的研究工作已经进行了很长一段时间，随着科学技术的不断发展，采用多种技术、运用多种控制方式，特别是结合计算机自动控制技术的方法已经成为继电控制系统仿真技术的发展新趋势，多种技术相结合带来的便利为它的发展带来了更多的便利，但相比于国外，我们的发展尚有不足之处，继电控制系统的仿真技术仍需要长期不懈的努力。
参考文献：
[1] 余欣，赖瑞勋，江恩惠等.系统仿真技术在“数字黄河”工程建设中的应用[J].人民黄河，2010.04.001.
[2] 罗小丽，姜胜利，周惠芳等.继电控制系统的工作过程分析方法的改进[J].通信电源技术，2013.04.021.
摘 要：继电控制系统因其控制装置相对简单、控制动作可靠等优势广泛应用于电器控制领域，是一种较早采用的控制系统。为更好地对继电控制系统进行设计、维护，保障继电控制系统的正常运行，对继电控制系统的功能分析工作必不可少。继电控制系统仿真技术是提高继电控制系统稳定性的重要途径，可极大提高研究人员的工作效率，对继电控制系统的发展具有划时代的意义。
关键词：继电控制系统；仿真技术
一、系统仿真技术的定义
系统是指内部联系紧密并按某种规律紧密结合、与其他事物相对独立的整体，它能够实现某一特定功能，展现某种特性。为了更好地对系统进行分析、研究和设计，对系统试验测试主要采取两种方案：一种是直接对真实系统进行测试，但这种方案往往因为诸多原因不能施行；另外一种是构造模型，按照真实系统设计并进行试验，这种方法简单有效，这种方法即系统仿真技术[1]。系统仿真技术就是指为分析研究问题，构建真实系统模型并对模型进行试验、分析并作出结论的过程，是一种间接研究方法。
系统仿真主要分类有以下几种：
（1）按模型分类。物理仿真。根据真实系统的物理特性构造物理模型，对物理模型进行试验。数学仿真。根据真实系统的数学关系构造数学模型，对数学模型进行试验。这种仿真经济、简单，计算机的发展为其提供了有力的支持。由于数学仿真必须在计算机上完成，因此数学仿真又称计算机仿真。物理-数学仿真。在系统研究过程中，结合数学模型和物理模型，参考实物进行的试验。试验中系统的某一部分被写成数学模型并放到计算机上，另一部分就是进行物理模型构造（或对实物直接采用），并将他们组合成系统进行的试验。（2） 按仿真时钟和实际时钟的比例关系分类。仿真时钟控制系统动态模型的时间标尺，实际时钟控制实际系统的时间标尺，两者可以不同。实时仿真要求仿真时钟与实际时钟保持一致。欠实时仿真是指仿真时钟慢于实际时钟。超实时仿真是指仿真时钟快于实际时钟。（3） 按系统模型的特性分类。根据系统状态量随时间连续变化的系统构建的数学模型为连续系统仿真。这种技术是在计算机上进行的，其特点是可以通过一组方程式进行描述。对只在某一时间点由于随机事件的发生而变化的系统状态建立的数学模型为离散事件仿真。这种系统状态量取决于不确定因素的数量。事件量之间的状态量是保持不变的，即离散变化。数学方程很难对这类系统的数学模型进行描述，流程图、网络图是常见的描述方法[2]。
二、系统仿真技术的流程
系统仿真技术是一种试验性、研究性的技术，其实质就是结合情况建立仿真模型并进行仿真试验，被直接应用于系统研究。仿真技术研究流程一般为以下三步：
第一，通过研究目的、系统先验知识和试验观察数据对系统进行分析，确定系统组成要素及其状态变量、参数之间的数学逻辑关系，从而建立研究对象的数学逻辑模型。这一阶段我们称之为建模技术。第二，根据仿真目的、计算机类型及原始数学逻辑模型的形式，把原始数学逻辑模型转变成适合于计算机处理的仿真模型，这是仿真技术流程的重中之重，。这一阶段我们称之为建模方法学。 第三，试验流程被设计好了以后，装载模型并使之在计算机上运转，在此过程中记录模型运行中各变量变化的情况，分析运行结果，对模型进行验证，最后得出结论。这一阶段称之为仿真试验设计。
三、继电控制系统仿真技术的关键点
仿真事件的传播是实现继电控制系统的必要条件，继电控制系统仿真的两个关键点：（1） 对继电控制控制系统的各种联系进行有效获取；（2） 对继电控制系统的事件进行仿真；通过对各种联系的分析发现，获取继电控制系统的电气信息相当困难，与之相关的努力也从未停止，在继电控制系统中，事件的产生取决于电气联系，事件之间的相互联系取决于非电气联系。仿真面临的第一个问题是如何为事件时序确立合适的仿真模型。控制系统的仿真研究内容的主要是通过数学模型的建立及计算，编写程序预算语句进而求解各个阶段变量的变化情况，进而求得系统输出所需的中间变量数据以及曲线等等，达到控制系统性能指标的分析和设计的目的。主要步骤为：建立继电控制线路的数学模型，获得参数值；建立系统的控制过程的数学模型；最后为仿真试验的进行。
结语：继电控制系统仿真技术的研究工作已经进行了很长一段时间，随着科学技术的不断发展，采用多种技术、运用多种控制方式，特别是结合计算机自动控制技术的方法已经成为继电控制系统仿真技术的发展新趋势，多种技术相结合带来的便利为它的发展带来了更多的便利，但相比于国外，我们的发展尚有不足之处，继电控制系统的仿真技术仍需要长期不懈的努力。
参考文献：
[1] 余欣，赖瑞勋，江恩惠等.系统仿真技术在“数字黄河”工程建设中的应用[J].人民黄河，2010.04.001.
[2] 罗小丽，姜胜利，周惠芳等.继电控制系统的工作过程分析方法的改进[J].通信电源技术，2013.04.021.
