《建模与验模方法》PPT课件

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1、参考教材1、《现代仿真技术与应用》康凤举，国防社，2006年1月；2、《系统仿真导论》肖天元，清华社，2000年7月；3、《仿真技术》吴重光，北化工社，2000年5月；4、《战争复发系统建模与仿真》胡晓峰，国防社，2005年6月；5、《系统仿真技术》彭晓源，北航社，2006年12月；6、《飞行实时仿真系统及技术》王行仁，北航社，2003年7月；第二章建模与验模方法第一节系统的数学模型数学模型：概念模型：对原始系统的文字描述。物理模型：根据原始系统物理特征建立的数学关系。仿真模型：用计算方法将数学关系转换为计算机程序。建模方法：物理

2、机理建模系统辨识建模：结构模式识别、参数估计建模依据：研究目标：决定详细程度、精确程度先验知识：符合系统特点的处理方法积累实验数据：弥补先验知识的不充分演绎法：根据不充分的理论建立一般规律，再用先验知识猜测特殊规律，最后通过实验确定规律的正确性。归纳法：根据观察到的特殊规律想办法附加少量信息，外推一般规律建模原则：清晰：结构清楚，模型间耦合尽可能少切题：针对研究目标建模精确：根据研究问题确定收集信息的精度集成：系统划分不宜过小系统数学模型的类型连续时间系统模型：用微分方程、传递函数、状态空间、S域结构图表示集中参数系统：常微分方程

3、（初始条件）分布参数系统：偏微分方程（初始条件、边界条件）离散系统模型时间连续、空间离散（有限元）时间离散、空间离散用差分方程、脉冲传递函数、离散状态空间、Z域结构图表示混合系统模型（计算机控制系统）：通过采样-保持将连续时间系统S近似成离散时间系统Z，用差分方程表示近似：“采样-保持”带来信号重构误差。离散事件系统模型：随机系统在事件驱动下，以一定概率发生状态转移，用状态转换图表示的概率模型第二节连续系统仿真数值积分法：欧拉法（矩形法）、梯形法、Simpson法（抛物线法）、龙格-库塔法、亚当姆斯法、变步长法数值积分精度取决于：

4、截断误差：算法阶次、步长（步长过大将影响算法稳定性）舍入误差：计算机字长积累误差：计算时间根据系统响应速度确定步长：步长截断误差舍入误差、积累误差小小大大大小第三节航空飞行器建模飞行仿真系统：飞行系统：动力学系统飞机系统：仪表（机械表、CRT表）、无线电通讯、无线电导航、惯性导航、飞行管理、自动飞行、发动机系统运动系统（六自由度液压平台）操纵负荷系统视景（参战者视野）音响系统平显、雷达、火控、电子对抗攻击目标行为描述（CGF）计算机系统（接口、实时管理、网络、数据库）控制台：仿真管理：作战想定仿真控制（开始、结束、冻结、解冻）气象

5、条件态势显示（军标）、实时记录效能评估、回放场景：实体、环境、特殊效果（第三观察者视野）飞行实时仿真系统实时性：仿真系统能正确反映真实系统的时间响应特征，帧周期由动态特征决定，认为一个帧周期内输入与外界条件基本不变。CGF逻辑结构电子对抗模型武器模型执行机构最优控制律动力学模型实体状态战场实体综合环境敌方兵力规则库战术库动作规划战术决策战场态势目标探测环境数据库操控命令动力学建模：气动全量模型，极限参数模型最优控制律：描述飞行员驾驶技术人工智能技术：描述飞行员作战行为操控指令：辅助决策运动学模型气动模型XYZVFMX

6、YZXYZ期望F实体模型自治行为控制台XZYXZY苏：体轴系美：实体系XXY-ZZY-将地坐标系旋转得体坐标系：将体坐标系旋转得地坐标系：坐标旋转（旋转阵均是正交阵）：我机位置：敌机位置：敌我相对位置：敌机在我机体轴系中坐标：在美式实体坐标系中：将地坐标系旋转得实体坐标系：将实体坐标系旋转得地坐标系：飞机模型：1、质心动力学（气动力产生于气流系）：质心运动学：X=X+VxdtY=Y+VydtZ=Z+Vzdt2、转动动力学（力矩产生在体轴系）：转动运动学：第四节离散事件系统仿真描述离散事件系统的

7、基本要素：实体：临时实体：系统的工作过程就是临时实体接受服务的过程。永久实体：临时实体按一定规律而顺序到达，接受永久实体提供的服务后离开系统。事件：引起系统状态发生变化的行为。活动：实体在两个事件之间保持某一状态的持续过程。进程：描述若干事件和活动间的逻辑关系、时序关系。例高速公路收费进程：活动：排队收费事件：车辆到达落杆收费抬杆放行实体：临时实体：司机永久实体：收费员输出：平均等待时间、最大队例长度、收费效率时间推进机制时间步长法：仿真时钟等步长推进，认为一个步长内系统状态不变。因事件不一定恰好发生在时钟推进时刻，故步长影响仿真

8、精度。事件步长法：仿真时钟步长取决于事件间隔，事件发生在确切时刻。排队系统仿真某时刻要求服务的数量超过服务机构容量时，将出现排队现象。排队系统的组成：到达模式：临时实体到达时间间隔的统计规律。服务机构：可同时接纳临时实体的永久实体数量，以及服务时间