面向功率的图建模技术：从基本原理到复杂物理系统的系统性逐步建模
系统与控制
2025-02-06 v2 系统与控制
摘要
对物理系统进行建模是控制工程师的一项基本技能，因为这能使其深入理解系统的动态行为，从而制定有效的控制策略。本文的第一部分对面向功率的图建模技术的基本原理与性质进行了教程性描述。随后展示了不同能量域中的多个案例研究以巩固基本原理，每个案例都突出了 POG 建模技术的不同特征。随后将其与文献中可用的另外两种主要图形建模技术进行了比较，即键合图和能量宏观表示法。本文的第二部分再次采用教程性质，以介绍新的快速建模 POG (FMPOG) 程序。FMPOG 在 POG 框架内运行，是一种系统性的逐步程序，使读者能够从物理系统的原理图出发，快速推导出其面向功率的图形模型。从面向功率的图形模型可以直接确定状态空间模型。为了确保 FMPOG 程序能被整个社区轻松使用，我们在本文中将其应用于不同能量域的三个示例，引导读者逐步推导物理系统模型。我们在代码仓库中提供了一个免费提供的 Matlab/Simulink 程序，允许用户将 FMPOG 程序自动应用于各类物理系统。该程序允许将物理系统原理图转换为相应的 POG 框图，并最终转换为状态空间数学模型。
引用
@article{arxiv.2409.16948,
title = {The Power-Oriented Graphs Modeling Technique: From the Fundamental Principles to the Systematic, Step-by-Step Modeling of Complex Physical Systems},
author = {Davide Tebaldi and Roberto Zanasi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.16948},
year = {2025}
}