計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)ppt課件

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1、計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)及信息工程學(xué)院薛云燦計(jì)算機(jī)仿真參考教材系統(tǒng)仿真導(dǎo)論肖田元2000年9月課程安排系統(tǒng)仿真概論――――――――――――――――――第1周連續(xù)系統(tǒng)仿真篇連續(xù)系統(tǒng)的模型描述―－－－－――――――――――第2周經(jīng)典的連續(xù)系統(tǒng)建模方法學(xué)――――――――――第3、4周時域連續(xù)系統(tǒng)仿真建模技術(shù)――－－―――――――－第5周頻域連續(xù)系統(tǒng)仿真建模技術(shù)――――――――――－－第6周采樣控制系統(tǒng)的仿真――――――――――――――－第7周病態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)仿真技術(shù)―――――――――――――－第8周0概述幾個例子：1、加加林遇難新說1968年3月27日加加林遇難1988年1月18

2、日塔斯社報道（參考消息1月28日）“加加林駕駛的米格15進(jìn)入前面飛機(jī)產(chǎn)生的湍流區(qū)域而進(jìn)行螺旋飛行狀態(tài)”，“駕駛員做了5~6次擺脫操作，但缺少約2秒的時間”；“在250~300米高度出了問題”逆風(fēng)切變順風(fēng)切變2、廣州白云機(jī)場墜機(jī)事件（1992年）-----起飛飛行中突然遭遇風(fēng)切變所致3、氣囊彈射速度確定（1997年，美國）原來220英里/小時，在加拿大一年統(tǒng)計(jì)：6000件事故，救了4000人，打死2000人；1997年12月美國眾議院通過，調(diào)整到180英里/小時。4、美國三種典型導(dǎo)彈研制過程仿真技術(shù)的作用原計(jì)劃發(fā)射仿真后實(shí)發(fā)節(jié)省導(dǎo)彈節(jié)省費(fèi)用（單位：千萬美元）愛國者

3、141101408．0羅蘭特224951294．2尾刺185114712．50.1系統(tǒng)、模型與仿真0.1.1系統(tǒng)G.Golden----“系統(tǒng)這個術(shù)語已經(jīng)在各個領(lǐng)域用得如此廣泛，以至很難給它下一個定義。”系統(tǒng)----最早見著“世界大系統(tǒng)”德謨克利特（公元前460－公元前370年）“任何事物都是在聯(lián)系中顯現(xiàn)出來的，都是在系統(tǒng)中存在的，系統(tǒng)聯(lián)系規(guī)定每一事物，而每一聯(lián)系又能反映系統(tǒng)的聯(lián)系的總貌。”G.Golden----“按照某些規(guī)律結(jié)合起來，互相作用、互相依存的所有實(shí)體的集合或總和”。理發(fā)館系統(tǒng)：實(shí)體：服務(wù)員、顧客顧客：按某種規(guī)律到達(dá)，服務(wù)完畢后顧客離去服務(wù)員：根據(jù)

4、顧客的要求，按一定的程序服務(wù)相互作用：顧客到達(dá)模式影響著服務(wù)員的工作忙閑狀態(tài)顧客排隊(duì)狀態(tài)服務(wù)員的多少和服務(wù)效率：影響著顧客接受服務(wù)的質(zhì)量電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)體：電動機(jī)、測速元件、比較元件以及控制器。相互作用：實(shí)現(xiàn)按給定要求調(diào)節(jié)電動機(jī)的速度系統(tǒng)定義：確定邊界、輸入、輸出描述系統(tǒng)“三要素”：實(shí)體、屬性、活動邊界環(huán)境系統(tǒng)輸入輸出實(shí)體確定了系統(tǒng)的構(gòu)成，也就確定了系統(tǒng)的邊界；屬性也稱為描述變量，描述每一實(shí)體的特征；活動定義了系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)體之間的相互作用，從而確定了系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生變化的過程。0.1.2模型模型――實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的抽象與簡化（1）真實(shí)的系統(tǒng)尚未建立（2）可能會引起系統(tǒng)破

5、壞或發(fā)生故障（3）難以保證每次試驗(yàn)的條件相同（4）試驗(yàn)時間太長或費(fèi)用昂貴模型分為兩大類物理模型，采用一定比例尺按照真實(shí)系統(tǒng)的“樣子”制作――沙盤模型數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)表達(dá)式形式來描述系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律。定義如下集合結(jié)構(gòu)：：時間基，描述系統(tǒng)變化的時間坐標(biāo)為整數(shù)則稱為離散時間系統(tǒng)，為實(shí)數(shù)則稱為連續(xù)時間系統(tǒng)：輸入集，代表外部環(huán)境對系統(tǒng)的作用。：輸入段集，描述某個時間間隔內(nèi)輸入模式，是：內(nèi)部狀態(tài)集，是系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)建模的核心。：狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，定義系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)是如何變化的。：輸出函數(shù)：輸出段集，系統(tǒng)通過它作用于環(huán)境。系統(tǒng)模型水平：行為水平――亦稱為輸入/輸出水平將系統(tǒng)視為一個“黑

6、盒”，在輸入信號的作用下，只對系統(tǒng)的輸出進(jìn)行測量；分解結(jié)構(gòu)水平將系統(tǒng)看成若干個黑盒連接起來，定義每個黑盒的輸入與輸出，以及它們相互之間的連接關(guān)系；狀態(tài)結(jié)構(gòu)水平不僅定義了系統(tǒng)的輸入與輸出，而且還定義了系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)集及狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)。Or?n分類：表0.1模型分類模型描述變量的軌跡模型形式變量范圍模型的時間集合連續(xù)離散空間連續(xù)變化模型偏微分方程?連續(xù)時間模型空間不連續(xù)變化模型常微分方程?差分方程?離散時間模型離散（變化）模型有限狀態(tài)機(jī)?馬爾可夫鏈?活動掃描?連續(xù)時間模型事件調(diào)度?進(jìn)程交互?0.1.3仿真定義：1961年，G.W.Morgenthater，首次技術(shù)性定

7、義“仿真意指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下，對于系統(tǒng)或活動本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)”。1978年，K?rn，“連續(xù)系統(tǒng)仿真”“用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實(shí)驗(yàn)”。1982年，Spriet――進(jìn)一步將仿真的內(nèi)涵加以擴(kuò)充“所有支持模型建立與模型分析的活動即為仿真活動”1984年，Oren――給出了仿真的基本概念框架“建模－實(shí)驗(yàn)－分析”“仿真是一種基于模型的活動”“系統(tǒng)、模型、仿真”三者之間的關(guān)系：系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真建模計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個基本活動系統(tǒng)是研究的對象模型是系統(tǒng)的抽象仿真是對模型的實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)上：“系統(tǒng)建模”――系統(tǒng)辨識技術(shù)范疇“仿真建?！报D―即針對不同形式的

8、系統(tǒng)模型研究其求解算法“