现代仿真技术复习

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1、现代仿真技术与应用教师：陆艳洪联系方式：TEL:88493458转921EMAIL:yanhonglu@nwpu.edu.cn办公室：实验大楼A9131现代仿真技术与应用章节安排第一章概述第二章系统的数学模型(2.1.1-2，2.2.1-2)第三章连续系统的数字仿真（3.1，3.2，3.5)第四章离散事件系统仿真(4.1，4.3，4.4）第六章分布式交互仿真第七章可视化、多媒体、虚拟现实仿真2现代仿真技术与应用复习第一章概述3系统：是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、相互作用的所有物体的集合。系统所包含的三

2、个方面：实体：存在于系统中某一项确定的物体；属性：实体所具有的每一项有效的特征；活动：导致系统状态发生变化的一个过程，反映系统变化规律。现代仿真技术与应用复习4模型：是对实际系统的一种抽象,是系统本质的表述,具有与系统相似的数学描述或物理属性,以各种可用的形式,给出研究系统的信息。实体模型和数学模型：实体模型：根据系统之间相似性而建立起来的物理模型；数学模型：原始系统数学模型仿真数学模型概念模型正规模型现代仿真技术与应用复习5数学建模任务：模型的详细程度和精度程度必须与研究目的相匹配；根据研究问题的性质和要解决的问

3、题来确定对模型的具体要求；确定系统模型的类型，建立模型结构（方程阶次）和给定相应参数（方程中的系数或状态模型中的系数矩阵等）。建模所遵循的主要原则：现代仿真技术与应用复习6系统仿真的定义：在计算机或/和实体上建立系统的有效模型(数学、物理效应、混合)，并在模型上进行的系统试验。系统仿真技术：以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或设想的系统进行动态研究多学科的综合性技术。现代仿真技术与应用复习7仿真技术发展的主要方向：分布式交互仿真高层

4、体系结构（HLA）可视化、多媒体、虚拟现实仿真武器制导回路半实物仿真建模和仿真的VVA（校核、验证、确认）技术智能仿真技术现代仿真技术与应用复习8现代仿真技术与应用复习第二章系统的数学模型9常用数学模型的表示形式1微分方程形式现代仿真技术与应用复习2传递函数形式3状态空间表达式4结构图表示10例2-1设系统微分方程为：y(3)+6y(2)+11y(1)+6y=6u,y为输出量，u为输入量，求系统状态空间表达式数学模型之间的转换现代仿真技术与应用复习解：选取状态变量x1=y,x2=y(1),x3=y(2)将x1,x2

5、，x3代入原方程，得：X1.=x2X2.=x3X3.=-6x1-11x2-6x3+6uX=.X1.X2.X3.=AX+Bu=010001-6–11–6X1X2X3+006uY=CX+u=[100]X1X2X31微分方程转换为状态方程11数学模型之间的转换解：把微分方程变形为：例2系统的微分方程为其中y(t)是输出函数，u(t)是输入函数。求系统状态空间表达式。引入状态变量：则有：1微分方程转换为状态方程现代仿真技术与应用复习12传递函数转换为状态方程（可控标准型）数学模型之间的转换X=.01000010-a0–a1

6、–a2-an-1X1X2Xn+001uY=CX=[b0b1bn-1]XX=.000-a0100–a1001-an-1X1X2Xn+b0b1bn-1uY=CX=[001]X（可控标准型）（可观标准型）现代仿真技术与应用复习13习题现代仿真技术与应用复习例设系统传递函数为：试写出可控标准型解：14例题设系统传递函数为：试写出可观标准型+110uX1X2X=.00-610-1101-6X3y=[001]X解：A=00-610-1101-6B=110C=[001]现代仿真技术与应用复习15数学模型之间的转换例设系统的状态方

7、程为：求传递函数解:特征多项式为:伴随矩阵为:化状态方程为传递函数现代仿真技术与应用复习16离散时间系统常用数学模型1差分方程2z函数3离散状态空间表达式4结构图表示现代仿真技术与应用复习172传递函数的离散化连续系统的离散化现代仿真技术与应用复习1)加入采样器和信号保持器：对系统的输入进行采样，得到离散的输入量；然后用信号保持器将其恢复为连续信号；作用到G(S)后的输出再做同样的采样，得到离散的输出量。2)替换法：通过求出s与z的替换公式，将G(ｓ)转换为G(z),欧拉法和图斯汀法3)根匹配法：利用s与z的转换关

8、系z=exp(sT)，得到z平面的零、极点位置，得到G(z)18例2.5给定二阶系统的传递函数为：用替换法求系统的脉冲传递函数G(z)及差分方程（T=1）现代仿真技术与应用复习连续系统的离散化差分方程：y(k+1)=1.11y(k)-0.852y(k-1)+0.185u(k+1)+0.37u(k)+0.185u(k-1)差分方程：y(k+1)=1.8y(k)