系统建模与仿真概述ppt课件.ppt

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1、系统建模与仿真概述SystemModelingandSimulation第一章系统建模与仿真概述主要内容系统与模型系统建模系统仿真系统建模与仿真技术1.1系统与模型1.1.1系统1.系统的广义定义：由相互联系、相互制约、相互依存的若干组成部分（要素）结合起来在一起形成的具有特定功能和运动规律的有机整体。举例：宇宙世界，原子分子，电炉温度调节系统，商品销售系统，等等。例一：电炉温度调节系统比较器温度计调节器加热炉温度偏差控制电炉的电压温度炉温值温度给定值扰动例二：商品销售系统市场部采购部经理部仓储部销售部1.1系统与模型2

2、系统的特性：1）系统是实体的集合实体是指组成系统的具体对象例如：电炉调节系统中的比较器、调节器、电炉、温度计。商品销售系统中的经理、部门、商品、货币、仓库等。实体具有一定的相对独立性，又相互联系构成一个整体，即系统。1.1系统与模型2）组成系统的实体具有一定的属性属性是指实体所具有的全部有效性，例如状态、参数等。在电炉温度调节系统中，温度、温度偏差、电压等都是属性。在商品销售系统中，部门的属性有人员的数量、职能范围，商品的属性有生产日期、进货价格、销售日期、售价等等。系统处于活动之中活动是指实体随时间的推移而发生属性变化

3、。例如：电炉温度调节系统中的主要活动是控制电压的变化，而商品销售系统中的主要活动有库存商品数量的变化、零售商品价格的增长等。1.1系统与模型系统三要素：实体、属性与活动。系统是在不断地运动、发展、变化的；系统不是孤立存在的；系统边界的划分在很大程度上取决于系统研究的目的。系统研究：系统分析、系统综合和系统预测。系统描述：同态、同构同态：系统与模型之间行为的相似（低级阶段）同构：系统与模型之间结构的相似（高级阶段）同态与同构建模同构系统：对外部激励具有同样反应的系统同态系统：两个系统只有少数具有代表性的输入输出相对应1.1

4、系统与模型3.系统的分类按照系统特性分类:工程系统（物理系统）：为了满足某种需要或实现某个预定的功能，采用某种手段构造而成的系统，如机械系统、电气系统等。非工程系统（非物理系统）：由自然和社会发展过程中形成的，被人们在长期的生产劳动和社会实践中逐步认识的系统，如社会系统、经济系统、管理系统、交通系统等。1.1系统与模型3.系统的分类按照系统中起主要作用的状态随时间变化分类:连续系统：状态随时间连续变化的系统。离散事件系统：状态的变化在离散的时间点上发生,且往往又是随机的系统。按照系统物理结构和数学性质分类:线性系统和非线

5、性系统。定常系统和时变系统。集中参数系统和分布参数系统单输入单输出系统和多输入多输出系统1.1系统与模型3.系统的分类按照系统内子系统的关联关系分类简单系统：组成子系统数量较少，子系统之间的关系比较简单，或尽管子系统数量较多，但它们之间的关联关系比较简单。例如：一台仪器复杂系统：系统具有众多的状态变量,反馈结构复杂,输入与输出呈现非线性特征(高阶次、多回路、非线性)复杂巨系统：子系统数量极大，种类很多，关系复杂例如：星系系统按照子系统的数量分类小系统、大系统、巨系统1.1系统与模型1.1.2模型1.模型的定义模型是一个系

6、统的物理的、数学的或其他方式的逻辑表述，它以某种确定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等）提供关于系统的知识。1.1系统与模型2.模型的分类物理模型：根据一定的规则（如相似原理）对系统简化或比例缩放而得到的复制品。概念模型1）定义：为了某一目的，对真实世界及其活动进行的概念抽象与描述，是运用语言、符号和框图等形式，对从所研究的问题抽象出的概念进行有机的组合。这些有机组合的概念就形成了某种概念模型.1.1系统与模型2）概念模型的分类（1）从概念模型描述的内容来分类面向领域的概念模型：将真实世界划分成相应的领域，再对

7、每个领域进行概念建模。面向设计的概念模型：在领域概念的基础上，进一步进行相应的概念设计。如数据库设计概念模型。（2）从概念模型的用途来分类资源概念模型：用作一种资源,支撑进一步的开发。主用概念模型：在系统开发过程中，根据需求和资源概念模型进一步开发出的模型。（3）基于知识获取与描述方法来分类基于表示的概念模型：直接反映与推理机制关联的符号级表示。基于方法的概念模型：面向知识级建模分析，提供预先定义的方法去描述在特定应用领域中实现方法的有关知识。基于任务的概念模型：面向特别种类的任务，直接刻画任务结构而非执行任务的方法。数

8、学模型1）定义：对于现实世界的一个特定对象，为了一个特定目的，根据对象特有的内在规律，做出一些必要的简化假设，运用适当的数学工具，得到的一个数学结构。2）分类：按照系统的特性来分：线性与非线性、静态与动态、确定性与随机性、微观与宏观、定常（时不变）与非定常（时变）、集中参数与分布参数按照研究方法来分：连续模型与离散模