系统仿真及其在航天器系统中的应用

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1、航天器系统仿真与CAD授课教师：朱圣英课程讲授内容主要内容¾航天器系统（控制系统）及其仿真技术1）航天器动力学建模2）航天器导航与控制系统建模3）航天器数学仿真与设计技术4）航天器半物理/全物理仿真技术¾CAD-ComputerAidedDesign(计算机辅助设计)的功能与应用1）Matlab/Simulink2）C语言与Simulink联合编程3）RTW4）dSPACE/ContolDesk仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学课程进度安排课程主要分为五部分：一、概述二、航天器系统建模与仿真三、航天器系统计算机辅助分析与设计四、航天器系统半物理与全

2、物理仿真五、综合仿真实例仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学课程进度安排航天器系统及仿真CAD概述仿真基本概念及其应用Matlab/Simulink航天器动力学模型测量敏感器工作原理及模型系统建模与仿真执行机构工作原理及模型C语言与Simulink数学仿真及其相关问题仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学课程进度安排航天器系统及仿真CAD系统模型的描述及转换计算机辅助设计系统稳定性分析和参数设计matlab扩展应用计算机辅助设计实例半物理/全物理仿真系统组成航天器运动仿真器物理仿真RTW目标仿真器功能与应用仿真计

3、算机功能与应用动力学模型建模dSPACE/ContolDesk综合仿真实例导航方案设计及仿真制导方案设计及仿真综合仿真与分析仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学课程教学方式教学方式¾课堂讲授(65%)¾实例演示(10%)¾上机实践(15%)¾课程设计(10%)学习成果¾初步建立航天器系统模型库¾开发一个航天器系统设计软件¾完成简单航天器系统的设计与仿真仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学本节课程安排第一课系统仿真及其在航天器系统中的应用1仿真概念与特点2航天器系统仿真的分类与功能3系统仿真在航天器系统设计中的应

4、用4航天器系统仿真的可信度与发展方向仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学内容安排1仿真的概念与特点1.1仿真的概念1.2仿真的特点1.3仿真的应用范围仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学仿真的概念与特点仿真的概念科学试验是人类认识世界和改造世界的重要手段，进行科学试验有两种途径可循：¾在客观世界的原型上进行，例如飞机或火箭的飞行试验¾用原型的代替物(模型)做试验，例如风洞试验原型试验科学试验模型试验（仿真）用模型做试验进行科学研究的方法称为仿真仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京

5、理工大学仿真的概念与特点仿真的特点仿真作为一门技术在20世纪后半叶得到迅猛发展，主要由于仿真具有如下特点：1）可操作性有些事物人类尚无法控制它的发生或停止（例如大到宇宙的变化、自然环境的更替，小到质子与电子之间的相互作用），但是用模型来实验却很容易加以控制，并可以多次进行重复进行；2）可观测性有些研究对象过于庞大（例如社会现象）或距离太远（如深空探测）或变化太慢（如天体环境的改变）或极具危险性（例如森林火灾），人们很难直接进行观测，但在模型上做试验却容易做到；仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学仿真的概念与特点仿真的特点3）经济性在原型上做试验常常要

6、付出高昂的代价（例如导弹打靶试验），但在模型上做试验（仿真）则省钱、省力、省时间；4）预测性有时人们希望通过试验验证自己的某些想法（例如某项工程方案的设计），由于事物尚未出现，无法在原型上做试验，但是可以用模型进行试验；仿真不仅可以研究简单事物的局部性质，还可以研究复杂系统的整个动态变化过程，给人们提供全过程的信息。仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学仿真的概念与特点仿真的应用领域目前仿真已广泛应用于工程技术领域（例如水力、化工、电力、航空、航天等）与非工程技术（例如管理、经济、军事等）领域，正获得日益明显的社会和经济效益。仿真在国防系统和先进武器系

7、统的规划、分析、设计、研制、运行、维护、作战预演、管理及各类系统人员的训练等方面取得良好的效果。航天器系统的设计是一个庞大繁琐的过程，考虑到经济性、安全性以及高效性等工程要求，仿真技术在航天器系统设计中起到不可替代的作用。仿真基本概念及其在航天器系统设计中的应用航天器系统仿真与CAD/北京理工大学内容安排2航天器系统仿真的分类与功能2.1航天器控制系统的构成2.2数学仿真2.3半物理仿真2.3.1运动仿真器2.3.2目标