计算机仿真教学ppt课件

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1、计算机仿真计算机及信息工程学院薛云灿计算机仿真参考教材系统仿真导论肖田元2000年9月课程安排系统仿真概论――――――――――――――――――第1周连续系统仿真篇连续系统的模型描述―－－－－――――――――――第2周经典的连续系统建模方法学――――――――――第3、4周时域连续系统仿真建模技术――－－―――――――－第5周频域连续系统仿真建模技术――――――――――－－第6周采样控制系统的仿真――――――――――――――－第7周病态系统系统仿真技术―――――――――――――－第8周0概述几个例子：1、加加林遇难新说1968年3月27日加加林遇难1988年1月18

2、日塔斯社报道（参考消息1月28日）“加加林驾驶的米格15进入前面飞机产生的湍流区域而进行螺旋飞行状态”，“驾驶员做了5~6次摆脱操作，但缺少约2秒的时间”；“在250~300米高度出了问题”逆风切变顺风切变2、广州白云机场坠机事件（1992年）-----起飞飞行中突然遭遇风切变所致3、气囊弹射速度确定（1997年，美国）原来220英里/小时，在加拿大一年统计：6000件事故，救了4000人，打死2000人；1997年12月美国众议院通过，调整到180英里/小时。4、美国三种典型导弹研制过程仿真技术的作用原计划发射仿真后实发节省导弹节省费用（单位：千万美元）爱国者

3、141101408．0罗兰特224951294．2尾刺185114712．50.1系统、模型与仿真0.1.1系统G.Golden----“系统这个术语已经在各个领域用得如此广泛，以至很难给它下一个定义。”系统----最早见著“世界大系统”德谟克利特（公元前460－公元前370年）“任何事物都是在联系中显现出来的，都是在系统中存在的，系统联系规定每一事物，而每一联系又能反映系统的联系的总貌。”G.Golden----“按照某些规律结合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和”。理发馆系统：实体：服务员、顾客顾客：按某种规律到达，服务完毕后顾客离去服务员：根据

4、顾客的要求，按一定的程序服务相互作用：顾客到达模式影响着服务员的工作忙闲状态顾客排队状态服务员的多少和服务效率：影响着顾客接受服务的质量电动机调速系统实体：电动机、测速元件、比较元件以及控制器。相互作用：实现按给定要求调节电动机的速度系统定义：确定边界、输入、输出描述系统“三要素”：实体、属性、活动边界环境系统输入输出实体确定了系统的构成，也就确定了系统的边界；属性也称为描述变量，描述每一实体的特征；活动定义了系统内部实体之间的相互作用，从而确定了系统内部发生变化的过程。0.1.2模型模型――实际系统本质的抽象与简化（1）真实的系统尚未建立（2）可能会引起系统破

5、坏或发生故障（3）难以保证每次试验的条件相同（4）试验时间太长或费用昂贵模型分为两大类物理模型，采用一定比例尺按照真实系统的“样子”制作――沙盘模型数学模型，用数学表达式形式来描述系统的内在规律。定义如下集合结构：：时间基，描述系统变化的时间坐标为整数则称为离散时间系统，为实数则称为连续时间系统：输入集，代表外部环境对系统的作用。：输入段集，描述某个时间间隔内输入模式，是：内部状态集，是系统内部结构建模的核心。：状态转移函数，定义系统内部状态是如何变化的。：输出函数：输出段集，系统通过它作用于环境。系统模型水平：行为水平――亦称为输入/输出水平将系统视为一个“黑

6、盒”，在输入信号的作用下，只对系统的输出进行测量；分解结构水平将系统看成若干个黑盒连接起来，定义每个黑盒的输入与输出，以及它们相互之间的连接关系；状态结构水平不仅定义了系统的输入与输出，而且还定义了系统内部的状态集及状态转移函数。Orën分类：表0.1模型分类模型描述变量的轨迹模型形式变量范围模型的时间集合连续离散空间连续变化模型偏微分方程连续时间模型空间不连续变化模型常微分方程差分方程离散时间模型离散（变化）模型有限状态机马尔可夫链活动扫描连续时间模型事件调度进程交互0.1.3仿真定义：1961年，G.W.Morgenthater，首次技术性定

7、义“仿真意指在实际系统尚不存在的情况下，对于系统或活动本质的实现”。1978年，Körn，“连续系统仿真”“用能代表所研究的系统的模型作实验”。1982年，Spriet――进一步将仿真的内涵加以扩充“所有支持模型建立与模型分析的活动即为仿真活动”1984年，Oren――给出了仿真的基本概念框架“建模－实验－分析”“仿真是一种基于模型的活动”“系统、模型、仿真”三者之间的关系：系统模型计算机系统建模仿真实验仿真建模计算机仿真三要素及三个基本活动系统是研究的对象模型是系统的抽象仿真是对模型的实验传统上：“系统建模”――系统辨识技术范畴“仿真建模”――即针对不同形式的

8、系统模型研究其求解算法“