混沌揭示仿真测试的本科毕业论文.docx

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1、混沌揭示仿真测试的本科毕业论文第一章绪论本章概述混沌的概念和特点，揭示仿真测试的过程与意义，介绍Mulisim10.0入门，说明本实验研究的内容与特点[1-5]。1.1混沌概念混沌是指发生在确定性系统中的貌似随机的不规则运动。一个确定性理论描述的系统，其行为却表现为不确定性——不可重复、不可预测，这就是混沌现象[1]。进一步研究表明，混沌是非线性动力系统的固有特性，是非线性系统普遍存在的现象。牛顿确定性理论能够充分处理的多为线性系统，而线性系统大多是由非线性系统简化而来的。因此，在现实生活和实际工程技术问

2、题中，混沌是无处不在的。1972年12月29日，美国麻省理工学院教授、混沌学开创人之一E.N.洛伦兹在美国科学发展学会第139次会议上发表了题为《蝴蝶效应》的论文，提出一个貌似荒谬的论断[2]：“在巴西一只蝴蝶翅膀的拍打能在美国得克萨斯州产生一个龙卷风，并由此提出了天气的不可准确预报性。”时至今日，这一论断仍为人津津乐道，更重要的是，它激发了人们对混沌学的浓厚兴趣。今天，伴随计算机等技术的飞速进步，混沌学已发展成为一门影响深远、发展迅速的前沿科学。一般地讲，如果一个接近实际而没有内在随机性的模型仍然具有貌

3、似随机的行为，就可称这个真实物理系统是混沌的。在一些动力系统中，两个几乎完全一致的状态经过充分长时间后会变得毫无一致，恰如从长序列中随机选取的两个状态那样，这种系统敏感地依赖于初始条件。混沌学是一种非线性科学，而非线性科学的研究似乎总是把人们对“正常”事物“正常”现象的认识转向对“反常”事物“反常”现象的探索。例如，孤波不是周期性振荡的规则传播；在“多媒体”技术对信息贮存、压缩、传播、转换和控制过程中，遇到大量的“非常规”现象，产生了所采用的“非常规”的新方法；混沌打破了确定性方程由初始条件严格确定系统未

4、来运动的“常规”，出现所谓各种“奇异吸引子”现象等[3]。简言之，吸引子是当时间趋于无穷大时，在任何一个有界集上出发的非定常流的所有轨道都趋于它的一个集合。目前人们把混沌看成是一种无周期的有序。它包括如下特征[5]：(1)混沌具有内在的确定性，它虽然貌似噪声，但不同于噪声，系统是由完全的确定的方程描述的，无需附加任何随机因数，但系统仍会表现出类似随机性的行为；(2)混沌具有分形的性质，前面提到的lorenz吸引子，Henon吸引子都具有分形的结构；(3)混沌具有标度不变性，是一种无周期的有序。在由分岔导致

5、混沌的过程中，还遵从Feigenbaum常数系。(4)混沌现象还具有对初始条件的敏感依赖性。只要初始条件稍有偏差或微小的扰动，则会使得系统的最终状态出现巨大的差异。因此混沌系统的长期演化行为是不可预测的。浑沌研究只是复杂性科学中的一支，新的自然哲学必然建立在整个复杂性科学的基础之上。现在就匆忙从整体上进行全面的概括，为时尚早。1.2仿真技术概述仿真是使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目整体的层次上表示的。项目仿真利用计算机模型和某一具体层次的风险估计，一般采用蒙

6、特卡罗(MonteCarlo)方法(又称计算机随机模拟方法)进行仿真[4]。利用模型重现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛，包括电气、机械、化工、水力和热力等系统，也包括社会、经济、生态和管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方

7、法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。仿真模型是被仿真对象的相似物或其结构形式。它可以是物理模型或数学模型，但并不是所有对象都能建立物理模型。例如为了研究飞行器的动力学特性，在地面上只能用计算机来仿真。为此首先要建立对象的数学模型，然后将它转换成适合计算机处理的形式，即仿真模型。具体地说，对于模拟计算机应将数学模型转换成状态变量图；对于数字计算机应转换成源程序。通过实验可观察系统模型各变量变化的全过程。为了寻求系统的最优结构和参数，常常要在仿真模型上进行多次

8、实验。主要实验阶段包括：在系统的设计阶段，人们大多利用计算机进行数学仿真实验，因为修改、变换模型比较方便和经济；在部件研制阶段，可用已研制的实际部件或子系统去代替部分计算机仿真模型进行半实物仿真实验，以提高仿真实验的可信度；在系统研制阶段，大多进行半实物仿真实验，以修改各部件或子系统的结构和参数。在个别情况下，可进行全物理的仿真实验，这时计算机仿真模型全部被物理模型或实物所代替。全物理仿真具有更高的可信度，但是价格昂贵。仿真技