系统模型与仿真

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1、系统工程SystemsEngineering2021/6/29北京物资学院信息学院1本章主要内容2021/6/29北京物资学院信息学院24.1概述4.2系统模型的作用、分类方法和体系4.3系统模型的构建4.4系统仿真基础知识4.5系统仿真技术第4章系统模型与仿真系统、模型、仿真三个概念是一条链条上的三个环节，是一个工作程序的三个步骤。借助模型进行系统仿真。根据仿真的需要，修改模型，再进行仿真（反复若干次）2021/6/29北京物资学院信息学院3第4章系统模型与仿真2021/6/29北京物资学院信息学院44.1概

2、述4.2系统模型的作用、分类方法和体系4.3系统模型的构建4.4系统仿真基础知识4.5系统仿真技术4.1概述4.1.1系统模型概述1．系统模型的定义系统模型是采用某种特定的形式（如文字、符号、数学公式、图表、实物等）对一个系统的某一方面本质属性进行描述，从而揭示系统的功能和作用，提供系统的相关知识。2021/6/29北京物资学院信息学院54.1概述2．系统模型的特征系统模型是对于系统的描述、模仿和抽象，它反映系统的物理本质和主要特征。（1）实际系统的合理抽象或模仿；（2）由反映系统本质或特征的主要因素构成或者是

3、由那些与被分析的问题相关的因素构成；（3）表明了有关因素之间的逻辑关系或定量关系。2021/6/29北京物资学院信息学院64.1概述4.1.2系统仿真概述系统仿真又称系统模拟，是指通过建立和运行仿真模型，来模仿实际系统的运行状态，从而了解系统的行为或评估系统运用的各种策略的全过程。2021/6/29北京物资学院信息学院74.1概述4.1.2系统仿真概述1961年，G.W.Morgenthater首次定义仿真仿真是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，Korn《连续系统仿真》仿真为用能代

4、表所研究的系统的模型做实验。1982年，Spriet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仿真是一种基于模型的活动。2021/6/29北京物资学院信息学院84.1概述系统仿真的实质：（1）是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法建立数学模型求解时，仿真技术却能有效地来处理这类问题。（2）仿真是一种人为的试验手段，进行类似于物理实验、化学实验那样的实验。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映像的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真

5、的主要功能。（3）在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定时刻的系统状态或行为，但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列内全过程进行描述。换句话说，仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。（4）系统仿真主要是在计算机上实现的2021/6/29北京物资学院信息学院94.1概述仿真的作用：（1）仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。（2）对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。（3）通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若

6、干子系统以便于分析。（4）通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。2021/6/29北京物资学院信息学院10第4章系统模型与仿真2021/6/29北京物资学院信息学院114.1概述4.2系统模型的作用、分类方法和体系4.3系统模型的构建4.4系统仿真基础知识4.5系统仿真技术4.2系统模型的作用、分类方法和体系4.2.1系统模型概的作用1.系统开发的需要在开发一个新系统时，由于实际系统尚未建立，只能通过构造系统模型来对系统的性能进行预测，以实现对系统的分析、

7、优化和评价。2.经济上的考虑对大型复杂系统直接进行实验其成本比较高，采用系统模型就便宜多了。2021/6/29北京物资学院信息学院124.2系统模型的作用、分类方法和体系4.2.1系统模型概的作用3.安全上的考虑对有些系统直接进行实验非常危险，有时根本不允许。4.时间上的考虑对于社会、经济、生态等惯性大，反应周期长的系统，使用系统模型进行分析、评价，很快就能得到结果。2021/6/29北京物资学院信息学院13第4章系统模型与仿真4.2.1系统模型概的作用5.系统模型容易操作，分析结果易于理解由于模型突出了研究目

8、的所要关注的主要特征，因此容易得到一个清晰的结果，而且在系统模型（尤其是数学模型）上进行参数修改也是非常容易的。2021/6/29北京物资学院信息学院144.2系统模型的作用、分类方法和体系4.2.2系统模型的分类方法1.形式分类方法2021/6/29北京物资学院信息学院154.2系统模型的作用、分类方法和体系4.2.2系统模型的分类方法2.内涵分类方法2021/6/29北京物资学院信