《仿真应用技术》ppt课件

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1、第九章仿真应用技术实际应用计算机仿真技术时，还有许多问题需要考虑，本章将向读者介绍部分仿真应用技术，包括：仿真语言、一体化仿真技术、人工智能和专家系统在仿真技术中的应用、仿真建模方法学，以及仿真实验的计划指定和实施。如果要有效地进行仿真研究，最大限度地避免工作中的盲目性，减少研究费用，缩短研究周期，必须对整个仿真研究工作进行科学而周密的组织与设计。对于从事实际应用的人员来说，仿真应用技术或仿真研究的组织方法是非常必要的知识。组织与设计工作的好坏，直接关系到仿真应用的成效。本章的最后向读者介绍这一方面的基本知识，使读者尤其是初学

2、者重视仿真实验的组织﹑设计和实验工作，了解有关基本知识，并能应用到实际工作中去。考虑到重点突出﹑篇幅限制等原因，对有些问题仅仅提出，而不做深入讨论。显然，在实际应用时，所要遇到的问题是极其复杂的，需要读者在今后的工作中不断探索，不断总结。第九章仿真应用技术9.1仿真语言及其发展9.2仿真语言的基本结构和组织9.3一种典型的连续系统仿真语言9.4一体化仿真技术9.5人工智能与仿真技术9.6数学模型和建模方法学9.7仿真实验的计划指定和实施9.1仿真语言及其发展9.1.1连续系统的数字仿真在数字计算机上进行仿真研究时，很重要的一个

3、步骤是将研究对象的数学模型转变为能在计算机上实现的仿真模型，并编制仿真程序。仿真程序的一般组成如图3.5.1所示。传统地编写仿真程序所采用的语言是高级算法语言，如FORTRAN语言，BASIC语言，C语言等。除非有时需要高质量的程序以节省使用机器内存和缩短程序执行时间，才用汇编语言编写。在采用高级语言编写仿真程序时，用户发现，虽然基本语言不难学习，并且便于移植，不受机型限制，但如需要充分利用语言的能力与精微之处，则需要很高的熟练程度。尤其是对一些模型结构复杂﹑模型状态变量和参数多的系统，用户不得不将许多精力和时间花费在模型参数

4、处理﹑仿真算法和程序的实现，以及输出数据的分析等辅助性工作上，而不能将精力集中于对系统本身的研究。因而需要一种面向问题的非顺序的计算机语言。这种语言应该是足够简单，而且易于学习和使用。用户只需写入被仿真系统的模型，定义变量和必要的数据和命令，就可以进行仿真。这使得用户能摆脱程序编写中的许多细节问题，将精力集中于研究所要仿真的问题本身。这样的一种用于仿真研究的专用计算机语言，便是仿真语言。9.1.1连续系统的数字仿真仿真程序﹑具有一定通用性的仿真程序包和仿真语言是处理不同问题常用的三种仿真工具。表9.1.1对它们进行了比较。读者

5、可以根据问题的需求，以及软﹑硬件的可能性进行选择使用。表9.1.1通用型编程难易程度功能程序灵活性对存储容易的要求程序执行时间仿真程序差困难弱差低短仿真程序包较好较方便较弱较好较低短仿真语言好方便强好较高较长9.1.2仿真语言的功能数字仿真语言是一种直接面向仿真问题的专用语言，是进行数字仿真的重要工具。其主要功能表现为以下三点：(1)有一套完整的规定描述模型的符号﹑语句﹑句法及语法，并有检测用该语言所编写的源程序中错误的能力，最后能将文法上正确的源程序翻译成机器可执行码（一般是先翻译成某一种高级语言，比如FORTRAN语言，然

6、后由计算机厂家所提供的编译程序转换成机器代码）。(2)具有设定模型实验的初始条件﹑终止条件，以及控制并实现单次﹑多次或迭代运行的功能。(3)具有对仿真结果的分析与显示功能。9.1.2仿真语言的功能由上面所介绍的仿真语言的三种功能可知：使用者使用这种语言不仅能更多地摆脱掉对程序的熟悉与了解，而且由于它具有更强的仿真功能，因此能用来仿真比较复杂的系统，并且对系统进行更全面的实验。9.1.3仿真语言的分类仿真语言可以按不同方式进行分类。一、按被仿真系统的特点分类按被仿真系统的特点可将仿真语言分为三类：连续系统仿真语言；离散系统仿

7、真语言；通用仿真语言。连续系统仿真语言所采用的模型通常是微分方程，系统的响应是按一个或几个自变量的变化而连续发生的。而离散系统仿真语言所采用的模型通常不包括微分方程，而包括部分代数方程和逻辑关系，其系统的响应是以在一个自变量的离散点上的事件序列的形式发生的。对于两类系统均适用的是通用仿真语言。本书仅介绍连续系统仿真语言。9.1.3仿真语言的分类二、按数学模型的形式分类连续系统仿真语言按被仿真系统的数学模型形式，可分为：面向方程的仿真语言；面向框图的仿真语言。面向方程的仿真语言采用的模型描述方式是一阶微分方程组和代数方程，

8、即与现代控制理论中的状态空间相对应。面向框图的仿真语言中模型是通过框图的形式描述的，框图中的内容可以是加﹑减﹑乘﹑除运算，逻辑运算和积分运算等基本算符，也可以是基本传递函数或其它特定函数。9.1.3仿真语言的分类三、按运行方式分类按仿真语言在计算机上运行方式可分为：交互式仿