基于stateflow的混杂系统仿真设计(2)
混杂动态系统的研究为解决复杂非线性系统提供了一个方便、清晰的理论框架。该理论框架有效降低了处理复杂非线性系统的繁复，在实际控制过程中，比直接处理非线性系统更能高效解决问题。
1.2 国内外混杂系统的研究现状
1.3 混杂系统研究的发展趋势及主要存在的问题
由于混杂系统复杂的状态结构以及研究工作开展的时间较为短暂，混杂系统建模大多是针对具体生产运作系统来展开的，仍没有成熟的通用模型，往往会加大建模的时间及人力成本，不利于混杂系统研究方法的快速推广，因此，考虑从经典混杂系统模型出发，将离散事件理论与成熟的连续系统建模方法相融合，建立同一行业内通用的混杂系统模型是亟待解决的问题。而能够融合生产线离散与连续控制过程的统一环境目前较少，多是应用多种软件组合进行，因此开发能够将连续与离散过程相融合的混杂系统研究软件，亦是亟待解决的问题，目前混杂系统的仿真软件主要有Matlab、HyTech、Checkmate等。
其次，将混杂系统的中的线性部分的理论扩展到非线性的研究，设计优质的推演算法，利用计算机、嵌入式设备研究，使仿真更趋近于实际混杂系统，也是人们今后研究的重要方向。
此外，混杂系统的能控性和稳定性的研究也尤为重要。在稳定性分析中，构建满足稳定性条件的李雅普诺夫(Lyapunov)函数仍是关键挑战，性能分析通常也比较困难。利用数字技术或计算机进行仿真验证，也是分析混杂系统稳定性的一种方法，而且可以非常容易地修改、评价以及验证系统在任何阶段的状态和行为。
另一方面，由于当前的验证方法是抽象理论学家建立起来的，其相应仿真工具面向理论学者，和应用工程师之间还存在着一定差距，导致混杂系统自动验证方法目前还得不到广泛应用。应积极探索如何将建模过程与验证方法有机结合起来，工程师主要按规范给出前端模型，使验证工具在工程师熟悉的Matlab环境下开发，从而为应用提供更大的可行性[2]。
1.4 本课题的研究意义及解决的主要问题
随着计算机科学和控制工程的飞速发展，为生产线及一系列混杂系统建立清晰、计算迅速的仿真分析模型日趋重要。考虑到混杂系统中连续和离散事件的交错共存，学术界已经有大量基于离散事件动态系统(DEDS)的经典建模方法，然而这并不能真实再现实际混杂系统连续动态和离散事件相互作用的复杂行为。因此，建立基于混杂系统理论、更一般、统一的模型显得尤为重要。
Stateflow 工具箱首次加入到Matlab 5.1 版的simulink 交互式可视化建模环境中，利用有限状态机建模、仿真离散事件系统，并通过和simulink 常规模块的结合，实现与连续时间系统、离散时间系统的混杂建模、 仿真，因而是研究混杂系统的理想工具。
本文通过对混杂系统理论的研究叙述，及对相关建模、仿真分析、验证方法的阐述比较，选定用Matlab 的stateflow 工具箱建模，并具体阐述了此建模方法的实施步骤，分别以机床加工生产线及设备运作系统为例，依次对两系统的连续部分与离散事件驱动部分做分析，并用simulink常规模块建立连续部分模型，用 stateflow建立离散事件及相关逻辑控制模型，参数调整后，获得仿真结果，演示了系统在实际运行过程中可能发生的故障等离散事件的解决方案，改进了离散与连续部分单独建模的情形，将混杂系统建模理论应用于实际生产线过程中。
2 混杂系统的理论研究
目前，国内外混杂系统的理论研究主要集中于建模、仿真分析、控制、优化几个方面。
2.1 混杂系统的建模