MATLAB基礎(chǔ)知識(shí)

1、系統(tǒng)仿真技術(shù)系統(tǒng)仿真技術(shù)第一章第一章 緒論緒論1課程簡(jiǎn)介2p本課程是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課，是利用計(jì)算機(jī)來(lái)論證、分析、研究、設(shè)計(jì)各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的有力工具，是控制系統(tǒng)工程技術(shù)人員必須掌握的一門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)。p課程目的：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握MATLAB語(yǔ)言的基本知識(shí)，結(jié)合所學(xué)課程自動(dòng)控制原理，學(xué)會(huì)運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真和輔助設(shè)計(jì)的基本技能，為今后從事科學(xué)研究打下較好的基礎(chǔ)。p學(xué)習(xí)方法： 注重基礎(chǔ)（概念/原理）； 積極應(yīng)用（Matlab工具）； 努力實(shí)踐（實(shí)踐出真知/創(chuàng)新源于自主實(shí)踐）。第一章 概述第二章 MATLAB語(yǔ)言基礎(chǔ)第三章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述與建模第四章 控制系統(tǒng)的分析方法第五章 SI

2、MULINK仿真基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)安排與考試形式總學(xué)時(shí)：32（其中上機(jī)學(xué)時(shí)12）考試方式：課堂考試+實(shí)驗(yàn)+考勤3參考書(shū)目1 1控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CADCAD，張曉華主編，機(jī)械工業(yè)出版社，張曉華主編，機(jī)械工業(yè)出版社2 2系統(tǒng)仿真導(dǎo)論系統(tǒng)仿真導(dǎo)論，肖田元等編著，清華大學(xué)出版社，肖田元等編著，清華大學(xué)出版社，200120013 3控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)MATLABMATLAB語(yǔ)言與應(yīng)用語(yǔ)言與應(yīng)用第第2 2版，薛定宇著，版，薛定宇著，清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，200620064計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與應(yīng)用，吳旭光、王新民編，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2004 5控制系統(tǒng)M

3、ATLAB計(jì)算及仿真，黃忠霖編著，國(guó)防工業(yè)出版社，20016控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真與CAD，陳在平，天津大學(xué)出版社，20027精通MATLAB6.5版，張志涌，北京航空航天大學(xué)出版社，20034E-mail:辦公室：科技樓601聯(lián)系方式： 本課程的互聯(lián)網(wǎng)資源pThe MathWorks公司官方網(wǎng)站n產(chǎn)品與全套工具箱手冊(cè)下載http:/n第三方工具箱下載 http:/pMATLAB 大觀園 nhttp:/www.matlab- pMATLAB 與應(yīng)用論壇nhttp:/56自動(dòng)控制的原理方塊圖：自動(dòng)控制的原理方塊圖：輸出控制器變送器給定值Re執(zhí)行器u對(duì)象C擾動(dòng)B測(cè)量值自動(dòng)控制裝置要使該控制系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)

4、，并滿(mǎn)足期望的指標(biāo)要使該控制系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并滿(mǎn)足期望的指標(biāo)要求，需要以控制理論為指導(dǎo)來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)要求，需要以控制理論為指導(dǎo)來(lái)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)7Chapter 1 概述8仿真的基本概念計(jì)算機(jī)仿真 計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)模型，利用計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)模型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真 基于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)控制系基于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究。統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究。 仿真，也稱(chēng)系統(tǒng)仿真，仿真的基本思想是利仿真，也稱(chēng)系統(tǒng)仿真，仿真的基本思想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來(lái)類(lèi)比模仿現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)用物理的

5、或數(shù)學(xué)的模型來(lái)類(lèi)比模仿現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的過(guò)程，以尋求對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。的過(guò)程，以尋求對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。9例子11011例子21、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的概念p計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)高速而精確的計(jì)算能力、大容量存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力，結(jié)合設(shè)計(jì)者的綜合分析、邏輯判斷及創(chuàng)造性思維，用以加快設(shè)計(jì)進(jìn)程、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的技術(shù)。說(shuō)明：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)從廣義上來(lái)講它 包含了計(jì)算機(jī)仿真的內(nèi)容，從狹義上說(shuō)它的主要工作是利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力來(lái)處理設(shè)計(jì)者手工處理所遇到的不便與繁瑣。122、計(jì)算機(jī)仿真的概念仿真的定義p仿真的基本思想是利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來(lái)類(lèi)比模仿現(xiàn)實(shí)過(guò)程，以尋求對(duì)真實(shí)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。它所遵循的

6、基本原則是相似性原理。計(jì)算機(jī)仿真的定義p計(jì)算機(jī)仿真是基于所建立的系統(tǒng)仿真模型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的方法。13p 1.1 控制系統(tǒng)的分析方法控制系統(tǒng)的分析方法 p 1.2 系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真p 1.3 仿真實(shí)驗(yàn)的分類(lèi)與性能比較仿真實(shí)驗(yàn)的分類(lèi)與性能比較p 1.4 仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展p 1.5 計(jì)算機(jī)仿真軟件計(jì)算機(jī)仿真軟件 利用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，有三種實(shí)驗(yàn)方利用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，有三種實(shí)驗(yàn)方法：法：解析法、實(shí)驗(yàn)法、仿真實(shí)驗(yàn)法解析法、實(shí)驗(yàn)法、仿真實(shí)驗(yàn)法。（1）解析法）解析法 運(yùn)用已掌握的理論知識(shí)，對(duì)所研究的對(duì)象

7、進(jìn)行理論方面的分析、計(jì)算及綜合。l受到理論不完善的影響以及對(duì)事物認(rèn)識(shí)的不全面等因素的受到理論不完善的影響以及對(duì)事物認(rèn)識(shí)的不全面等因素的影響，往往有很大的局限性。影響，往往有很大的局限性。1.1 控制系統(tǒng)的分析方法控制系統(tǒng)的分析方法（1）解析法）解析法 工程動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 F=ma（2）實(shí)驗(yàn)法）實(shí)驗(yàn)法 在所建立的實(shí)際系統(tǒng)（或模型）上，利用各種儀器儀表，通過(guò)施加一定類(lèi)型的激勵(lì)信號(hào)，測(cè)取系統(tǒng)響應(yīng)來(lái)確定系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)模型（2）實(shí)驗(yàn)法）實(shí)驗(yàn)法 簡(jiǎn)單、直觀、真實(shí)簡(jiǎn)單、直觀、真實(shí)費(fèi)用過(guò)高、具有危險(xiǎn)性、周期長(zhǎng)費(fèi)用過(guò)高、具有危險(xiǎn)性、周期長(zhǎng)有時(shí)還可能根本無(wú)法實(shí)驗(yàn)有時(shí)還可能根本無(wú)法實(shí)驗(yàn)實(shí)際系統(tǒng)（3）仿真實(shí)驗(yàn)法）仿真實(shí)

8、驗(yàn)法 數(shù)學(xué)模型19虛擬模型（3）仿真實(shí)驗(yàn)法）仿真實(shí)驗(yàn)法 20實(shí)物模型（3）仿真實(shí)驗(yàn)法）仿真實(shí)驗(yàn)法 21（3）仿真實(shí)驗(yàn)法）仿真實(shí)驗(yàn)法 仿真實(shí)驗(yàn)性能比較：數(shù)學(xué)模型虛擬模型實(shí)物模型實(shí)物原型仿真精度低高22（3）仿真實(shí)驗(yàn)法）仿真實(shí)驗(yàn)法 工程應(yīng)用：飛行器設(shè)計(jì)的三級(jí)仿真體系23（3）混合法）混合法 解析法+實(shí)驗(yàn)法確定的“六系數(shù)”（偏導(dǎo)數(shù)）2425（3）假想法）假想法 2627（4）仿真實(shí)驗(yàn)法）仿真實(shí)驗(yàn)法 為什么要進(jìn)行仿真？為什么要進(jìn)行仿真？在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，大部分控制對(duì)象比較復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)造價(jià)高、周期長(zhǎng)、充滿(mǎn)危險(xiǎn)或難于實(shí)現(xiàn)，如導(dǎo)彈飛行、飛行器控制、核反應(yīng)堆控制等等。就需要對(duì)實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)建物理或數(shù)學(xué)模型，再把

9、研究結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中去。什么是仿真？什么是仿真？ 仿真就是用模型模型（物理模型或數(shù)學(xué)模型）代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。 仿真所遵循的基本原則遵循的基本原則是相似性原理相似性原理，即幾何相似、環(huán)境相似和性能相似。幾何相似幾何相似環(huán)境相似環(huán)境相似性能相似性能相似291.2 系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真系統(tǒng)、模型與數(shù)字仿真仿真三要素仿真三要素仿真原則：仿真原則：相似性原則相似性原則30G.Golden- “按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作用、互相依存的所有用、互相依存的所有實(shí)體實(shí)體的集合或總和的集合或總和”。 1 系統(tǒng)系統(tǒng)31系統(tǒng)系統(tǒng)確定邊界、輸入、輸出確定邊界、輸入、輸出描述系

10、統(tǒng)描述系統(tǒng)“三要素三要素”：實(shí)體、屬性、活動(dòng)：實(shí)體、屬性、活動(dòng)實(shí)體確定了系統(tǒng)的構(gòu)成，也就確定了系統(tǒng)的邊界；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(chēng)為描述變量，描述每一實(shí)體的特征；屬性也稱(chēng)為描述變量，描述每一實(shí)體的特征；活動(dòng)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)活動(dòng)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(guò)程。生變化的過(guò)程。 邊界邊界環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)輸入輸入輸出輸出32系統(tǒng)系統(tǒng) （續(xù)）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng) 實(shí)體：電動(dòng)機(jī)、測(cè)速元件、比較元件以及控制器。實(shí)體：電動(dòng)機(jī)、測(cè)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

11、動(dòng)機(jī)的速度相互作用：實(shí)現(xiàn)按給定要求調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的速度 輸入量變?yōu)閿?shù)字量頻壓轉(zhuǎn)換332 模型模型 模型模型實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的抽象與簡(jiǎn)化實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)的抽象與簡(jiǎn)化（1）真實(shí)的系統(tǒng)尚未建立）真實(shí)的系統(tǒng)尚未建立（2）可能會(huì)引起系統(tǒng)破壞或發(fā)生故障）可能會(huì)引起系統(tǒng)破壞或發(fā)生故障（3）難以保證每次試驗(yàn)的條件相同）難以保證每次試驗(yàn)的條件相同（4）試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)或費(fèi)用昂貴）試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)或費(fèi)用昂貴模型分為兩大類(lèi)模型分為兩大類(lèi)物理模型，采用一定比例尺按照真實(shí)系統(tǒng)的物理模型，采用一定比例尺按照真實(shí)系統(tǒng)的“樣子樣子”制制作沙盤(pán)模型作沙盤(pán)模型數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)表達(dá)式形式來(lái)描述系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律。數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)表達(dá)式形式來(lái)描述系統(tǒng)的內(nèi)在

12、規(guī)律。 模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有關(guān)結(jié)構(gòu)信息和行為的某種形式的描述，是對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定式的描述，是對(duì)系統(tǒng)的特征與變化規(guī)律的一種定量抽象，是人們認(rèn)識(shí)事物的一種手段或工具。量抽象，是人們認(rèn)識(shí)事物的一種手段或工具。34系統(tǒng)模型層次系統(tǒng)模型層次行為層次行為層次亦稱(chēng)為輸入亦稱(chēng)為輸入/輸出層次輸出層次 將系統(tǒng)視為一個(gè)將系統(tǒng)視為一個(gè)“黑盒黑盒”，在輸入信號(hào)的作用下，在輸入信號(hào)的作用下，只對(duì)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行測(cè)量；只對(duì)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行測(cè)量；分解結(jié)構(gòu)層次分解結(jié)構(gòu)層次 將系統(tǒng)看成若干個(gè)黑盒連接起來(lái)，定義每個(gè)黑盒將系統(tǒng)看成若干個(gè)黑盒連接起來(lái)，定義每個(gè)黑盒的輸入與輸出，以及它

13、們相互之間的連接關(guān)系；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)層次狀態(tài)結(jié)構(gòu)層次 不僅定義了系統(tǒng)的輸入與輸出，而且還定義了系不僅定義了系統(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)。統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)集及狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)。 35Orn分類(lèi)：分類(lèi)：模型描述變量的模型描述變量的軌軌 跡跡模型的模型的時(shí)間集合時(shí)間集合模模 型型形形 式式變量范圍變量范圍連續(xù)連續(xù)離散離散空間連續(xù)變化?？臻g連續(xù)變化模型型連續(xù)時(shí)間連續(xù)時(shí)間模型模型偏微分方程偏微分方程空間不連續(xù)變化空間不連續(xù)變化模型模型常微分方程常微分方程離散離散(變化模型變化模型)離散時(shí)間離散時(shí)間模型模型差分方程差分方程有限狀態(tài)機(jī)有限狀態(tài)機(jī)馬爾

14、可夫鏈馬爾可夫鏈連續(xù)時(shí)間連續(xù)時(shí)間模型模型活動(dòng)掃描活動(dòng)掃描事件調(diào)度事件調(diào)度進(jìn)程交互進(jìn)程交互36模型的建立模型的建立37模型的建立模型的建立QiQoH2LV1001Q12uH1Qdu1H2H，dQA2H1H2Hu控制作用為控制作用為 ，控制調(diào)節(jié)，控制調(diào)節(jié)閥閥LV1001的開(kāi)度，從而影的開(kāi)度，從而影響第響第1個(gè)水箱的液位個(gè)水箱的液位 和第和第2個(gè)水箱的液位個(gè)水箱的液位 ，第，第1個(gè)個(gè)水箱有干擾流量水箱有干擾流量 ，兩個(gè)，兩個(gè)水箱的截面積都是水箱的截面積都是 。取。取被控變量為第被控變量為第2個(gè)水箱的液個(gè)水箱的液位位 ，建立該二階水箱的，建立該二階水箱的狀態(tài)空間表達(dá)式描述的數(shù)學(xué)狀態(tài)空間表達(dá)式描述的數(shù)學(xué)

15、模型。選取模型。選取 為狀態(tài)為狀態(tài)變量，控制作用變量，控制作用 為輸入。為輸入。 u383 仿真仿真 定義：定義：1961年，年，G.W.Morgenthater，首次技術(shù)性定義，首次技術(shù)性定義“仿真意指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下仿真意指在實(shí)際系統(tǒng)尚不存在的情況下,對(duì)于系統(tǒng)或活動(dòng)對(duì)于系統(tǒng)或活動(dòng)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)本質(zhì)的實(shí)現(xiàn)”。1978年，年，Krn，“連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(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)用能代表所研究的系統(tǒng)的模型作實(shí)驗(yàn)”。1982年，年，Spriet進(jìn)一步將仿真的內(nèi)涵加以擴(kuò)充進(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(dòng)即為仿真活動(dòng)所有支持模型建立與模型分析的活動(dòng)即

16、為仿真活動(dòng)”1984年，年， Orn 給出了仿真的基本概念框架給出了仿真的基本概念框架“建模建模實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析”“仿真是一種基于模型的活動(dòng)仿真是一種基于模型的活動(dòng)” 39系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系 系統(tǒng)是研究的對(duì)象系統(tǒng)是研究的對(duì)象模型是系統(tǒng)的抽象模型是系統(tǒng)的抽象仿真是對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)仿真是對(duì)模型的實(shí)驗(yàn) 傳統(tǒng)上：傳統(tǒng)上：“系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模”系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇“仿真建模仿真建?！奔瘁槍?duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法即針對(duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法“仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)（檢驗(yàn)（Verification）“仿真程序仿真程序”的檢驗(yàn)的檢驗(yàn) 致效（致

17、效（Validation）將仿真結(jié)果與實(shí)際將仿真結(jié)果與實(shí)際 系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較 40系系 統(tǒng)統(tǒng)模模 型型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)仿真建模仿真建模 計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個(gè)基本活動(dòng)計(jì)算機(jī)仿真三要素及三個(gè)基本活動(dòng)計(jì)算機(jī)仿真三要素計(jì)算機(jī)仿真三要素41系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系系統(tǒng)、模型、仿真三者之間的關(guān)系(續(xù)續(xù))現(xiàn)代仿真技術(shù)現(xiàn)代仿真技術(shù)：將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。：將仿真活動(dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，并將其統(tǒng)一到同一環(huán)境中。系統(tǒng)建模系統(tǒng)建模p 基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)等方法計(jì)算機(jī)程序化基本定律及系統(tǒng)辨識(shí)等方法計(jì)算機(jī)程序化p 用仿真方法確定實(shí)際系

18、統(tǒng)的模型用仿真方法確定實(shí)際系統(tǒng)的模型p 基于模型庫(kù)的結(jié)構(gòu)化建模基于模型庫(kù)的結(jié)構(gòu)化建模p 采用面向?qū)ο蠼＃ú捎妹嫦驅(qū)ο蠼＃∣bject- Oriented Modeling）方法，在類(lèi)庫(kù)的）方法，在類(lèi)庫(kù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型拼合與重用基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模型拼合與重用仿真建模仿真建模p 許多新算法和新軟件許多新算法和新軟件p 模型與實(shí)驗(yàn)分離技術(shù)，即模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（模型與實(shí)驗(yàn)分離技術(shù)，即模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)（data driven）。）。p 仿真問(wèn)題分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)仿真問(wèn)題分為兩部分：模型與實(shí)驗(yàn)p 模型又分為兩部分：參數(shù)模型和參數(shù)值模型又分為兩部分：參數(shù)模型和參數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)p將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)

19、分將實(shí)驗(yàn)框架與仿真運(yùn)行控制區(qū)分p實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件實(shí)驗(yàn)框架定義一組條件p輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開(kāi)來(lái)輸出函數(shù)的定義也與仿真模型分離開(kāi)來(lái) 42為了研究、分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為了研究、分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的方法：實(shí)驗(yàn)的方法： 1 1）直接在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行）直接在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行 2 2）先構(gòu)造模型，然后通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)代替（或）先構(gòu)造模型，然后通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)代替（或部分代替）真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)部分代替）真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) 通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)的方法日益被人們所使用通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)的方法日益被人們所使用 43在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)在真實(shí)系統(tǒng)上進(jìn)行試驗(yàn)n在真實(shí)系統(tǒng)上試驗(yàn)會(huì)破壞系統(tǒng)

20、的正常運(yùn)行；在真實(shí)系統(tǒng)上試驗(yàn)會(huì)破壞系統(tǒng)的正常運(yùn)行；n難以按預(yù)期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要難以按預(yù)期的要求改變參數(shù)，或者得不到所需要的試驗(yàn)條件；的試驗(yàn)條件；n很難保證每次的操作條件相同，難以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果很難保證每次的操作條件相同，難以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果做出正確的判斷；做出正確的判斷；n無(wú)法復(fù)原；無(wú)法復(fù)原；n試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、費(fèi)用太大或者有危險(xiǎn)等試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、費(fèi)用太大或者有危險(xiǎn)等 n系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)階段，真實(shí)系統(tǒng)尚未建成系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)階段，真實(shí)系統(tǒng)尚未建成44仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 新系統(tǒng)設(shè)計(jì)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)：提供了強(qiáng)有力的工具：提供了強(qiáng)有力的工具 在可行性論證階段，進(jìn)行定量比較，為系統(tǒng)

21、設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的在可行性論證階段，進(jìn)行定量比較，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)基礎(chǔ) 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)、模型簡(jiǎn)化并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)、模型簡(jiǎn)化并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)：涉及新的設(shè)備、部件或控制裝置：涉及新的設(shè)備、部件或控制裝置 利用仿真技術(shù)進(jìn)行分系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，即一部分采用實(shí)際部件，另利用仿真技術(shù)進(jìn)行分系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，即一部分采用實(shí)際部件，另一部分采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對(duì)原一部分采用模型，避免由于新的子系統(tǒng)的投入可能造成對(duì)原系統(tǒng)的破壞或影響，大大縮短開(kāi)工周期，提高系統(tǒng)投入的一系統(tǒng)的破壞或影響，大大縮短開(kāi)工周期，提高系統(tǒng)投入的一次成功率次成功率 45

22、(1)工程領(lǐng)域工程領(lǐng)域: 機(jī)械機(jī)械,航空航空,航天航天,電力電力,冶金冶金,化工和電子等化工和電子等. 非工程領(lǐng)域非工程領(lǐng)域: 交通管理交通管理,生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)調(diào)度,庫(kù)存控制庫(kù)存控制,生態(tài)環(huán)境和社會(huì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等經(jīng)濟(jì)等.(2) CVDS (Continuous Variable Dynamic Systems) 連續(xù)（變量連續(xù)（變量動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。 DEDS (Discrete Event Dynamic Systems) 離散事件（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。離散事件（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。 HDS (Hybrid Dynamic Systems) 混合（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。混合（動(dòng)態(tài)）系統(tǒng)。 仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)

23、中的應(yīng)用仿真技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用(續(xù)續(xù))461.3 系統(tǒng)仿真的類(lèi)型系統(tǒng)仿真的類(lèi)型 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真-建立系統(tǒng)的模型建立系統(tǒng)的模型, ,并在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn). .例如例如:(1):(1)將按一定比例縮小的飛行器模型置于風(fēng)洞中吹風(fēng)將按一定比例縮小的飛行器模型置于風(fēng)洞中吹風(fēng), ,測(cè)出飛行器的升力、阻力、力矩等特性；測(cè)出飛行器的升力、阻力、力矩等特性；(2)(2)要建設(shè)一個(gè)大水電站要建設(shè)一個(gè)大水電站, ,先建一個(gè)規(guī)?？s小的小水電站來(lái)取先建一個(gè)規(guī)?？s小的小水電站來(lái)取得建設(shè)水電站的經(jīng)驗(yàn)及其運(yùn)行規(guī)律得建設(shè)水電站的經(jīng)驗(yàn)及其運(yùn)行規(guī)律. .(3)(3)指揮員利用沙盤(pán)來(lái)指揮一個(gè)戰(zhàn)役或一個(gè)戰(zhàn)斗指揮員

24、利用沙盤(pán)來(lái)指揮一個(gè)戰(zhàn)役或一個(gè)戰(zhàn)斗. .系統(tǒng)仿真是系統(tǒng)仿真是分析和研究各種（復(fù)雜）系統(tǒng)的重要工具分析和研究各種（復(fù)雜）系統(tǒng)的重要工具. 控制系統(tǒng)：先進(jìn)控制策略控制系統(tǒng)：先進(jìn)控制策略APC在實(shí)施之前，必須建立裝置在實(shí)施之前，必須建立裝置的模型進(jìn)行仿真，觀察控制效果的模型進(jìn)行仿真，觀察控制效果471根據(jù)模型的物理屬性根據(jù)模型的物理屬性系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真分類(lèi)分類(lèi)物理仿真物理仿真 數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真 半實(shí)物仿真半實(shí)物仿真48物理仿真物理仿真：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱(chēng)為物理仿真。在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱(chēng)為物理仿真

25、。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱(chēng)為物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱(chēng)為“模擬模擬”。物理仿真的缺點(diǎn)是：模型改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。物理仿真的缺點(diǎn)是：模型改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。數(shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱(chēng)描述而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)學(xué)仿真。為數(shù)學(xué)仿真。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)學(xué)仿真創(chuàng)造了環(huán)境，亦稱(chēng)為計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)學(xué)仿真創(chuàng)造了環(huán)境，亦稱(chēng)為計(jì)算機(jī)仿真數(shù)學(xué)仿真優(yōu)點(diǎn)是：方便、靈活、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)仿真優(yōu)點(diǎn)是：方便、靈活、

26、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)仿真缺點(diǎn)是：受限于系統(tǒng)建模技術(shù)，即系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不易數(shù)學(xué)仿真缺點(diǎn)是：受限于系統(tǒng)建模技術(shù)，即系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不易建立。建立。 1. 根據(jù)模型的物理屬性根據(jù)模型的物理屬性系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真分類(lèi)分類(lèi)49 1.根據(jù)模型的物理屬性根據(jù)模型的物理屬性系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真分類(lèi)分類(lèi)(續(xù)續(xù))半實(shí)物仿真半實(shí)物仿真 半實(shí)物仿真：即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物半實(shí)物仿真：即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 對(duì)系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)單的部分或?qū)ζ湟?guī)律比較清楚的對(duì)系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)單的部分或?qū)ζ湟?guī)律比較清楚的部分建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)部分建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上加以實(shí)現(xiàn) 對(duì)比較復(fù)雜的部分或?qū)σ?guī)律

27、尚不十分清楚的系統(tǒng)，對(duì)比較復(fù)雜的部分或?qū)σ?guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，則采用物理模型或其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，則采用物理模型或?qū)嵨飳?shí)物 仿真時(shí)將兩者連接起來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真時(shí)將兩者連接起來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn) 502.根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類(lèi)型分類(lèi)根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類(lèi)型分類(lèi) p模擬計(jì)算機(jī)仿真模擬計(jì)算機(jī)仿真 p數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真 p數(shù)字模擬混合仿真數(shù)字模擬混合仿真 512.根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類(lèi)型分類(lèi)（續(xù)）根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類(lèi)型分類(lèi)（續(xù)）p模擬計(jì)算機(jī)仿真模擬計(jì)算機(jī)仿真：模擬計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是一種通用的電氣裝：模擬計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是一種通用的電氣裝置，這是置，這是5060年代普遍采用仿真設(shè)備

28、。將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模年代普遍采用仿真設(shè)備。將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型在模擬機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為模擬機(jī)仿真。型在模擬機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為模擬機(jī)仿真。 模擬機(jī)仿真是一種并行仿真，仿真時(shí)，代表模型的各部件模擬機(jī)仿真是一種并行仿真，仿真時(shí)，代表模型的各部件是并發(fā)執(zhí)行的。是并發(fā)執(zhí)行的。 p數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真：將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型用計(jì)算機(jī)程序加以實(shí)現(xiàn)，將系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型用計(jì)算機(jī)程序加以實(shí)現(xiàn)，通過(guò)運(yùn)行程序來(lái)得到數(shù)學(xué)模型的解，從而達(dá)到系統(tǒng)仿真的通過(guò)運(yùn)行程序來(lái)得到數(shù)學(xué)模型的解，從而達(dá)到系統(tǒng)仿真的目的。目的。 早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真則是一種串行仿真，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只早期的數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真則是一種串行仿真，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只有一個(gè)中央

29、處理器（有一個(gè)中央處理器（CPU），計(jì)算機(jī)指令只能逐條執(zhí)行。），計(jì)算機(jī)指令只能逐條執(zhí)行。 522.根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類(lèi)型分類(lèi)（續(xù)）根據(jù)仿真計(jì)算機(jī)類(lèi)型分類(lèi)（續(xù)）p數(shù)字模擬混合仿真：數(shù)字模擬混合仿真： 為了發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)并行計(jì)算和數(shù)字計(jì)算機(jī)強(qiáng)大為了發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)并行計(jì)算和數(shù)字計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存貯記憶及控制功能，以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜系統(tǒng)的的存貯記憶及控制功能，以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜系統(tǒng)的高速仿真，將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分高速仿真，將系統(tǒng)模型分為兩部分，其中一部分放在模擬計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，另一部分放在數(shù)字計(jì)算放在模擬計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，另一部分放在數(shù)字計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間利用模機(jī)上運(yùn)行，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間利用模/數(shù)和數(shù)數(shù)

30、和數(shù)/模轉(zhuǎn)模轉(zhuǎn)換裝置交換信息。換裝置交換信息。 533 根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類(lèi)根據(jù)仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘的比例關(guān)系分類(lèi) 實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間基稱(chēng)為實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間基稱(chēng)為實(shí)際時(shí)鐘實(shí)際時(shí)鐘系統(tǒng)仿真時(shí)模型所采用的時(shí)鐘稱(chēng)為系統(tǒng)仿真時(shí)模型所采用的時(shí)鐘稱(chēng)為仿真時(shí)鐘仿真時(shí)鐘實(shí)時(shí)仿真實(shí)時(shí)仿真：即仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘完全一致：即仿真時(shí)鐘與實(shí)際時(shí)鐘完全一致模型仿真的速度與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度相同模型仿真的速度與實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度相同當(dāng)被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r(shí)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)仿當(dāng)被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r(shí)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真真亞實(shí)時(shí)仿真亞實(shí)時(shí)仿真：即仿真時(shí)鐘慢于實(shí)際時(shí)鐘：即仿真時(shí)鐘慢于實(shí)際時(shí)鐘模

31、型仿真的速度慢于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度，也稱(chēng)為模型仿真的速度慢于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度，也稱(chēng)為離線仿真。離線仿真。超實(shí)時(shí)仿真超實(shí)時(shí)仿真：即仿真時(shí)鐘快于實(shí)際時(shí)鐘：即仿真時(shí)鐘快于實(shí)際時(shí)鐘模型仿真的速度快于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度模型仿真的速度快于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的速度 544. 根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類(lèi)根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類(lèi) 連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)仿真連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間連續(xù)變化的系統(tǒng)分為：分為：n 集中參數(shù)系統(tǒng)模型集中參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用常微分方程（組）描述，一般用常微分方程（組）描述 （如電路系統(tǒng)，機(jī)械動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)等）（如電路系統(tǒng)，機(jī)械動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)等）n

32、 分布參數(shù)系統(tǒng)模型分布參數(shù)系統(tǒng)模型，一般用偏微分方程（組）描述，一般用偏微分方程（組）描述 如各種物理和工程領(lǐng)域中的如各種物理和工程領(lǐng)域中的“場(chǎng)場(chǎng)”問(wèn)題）問(wèn)題）n 離散時(shí)間變化模型中的離散時(shí)間變化模型中的差分模型歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真差分模型歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真范疇范疇離散事件系統(tǒng)仿真離散事件系統(tǒng)仿真 離散事件系統(tǒng)是指在離散事件系統(tǒng)是指在某些隨機(jī)時(shí)間某些隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，點(diǎn)上，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生離系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生離散散變化的系統(tǒng)。變化的系統(tǒng)。 （如庫(kù)存管理、交通管理和通訊系統(tǒng)等）554.根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類(lèi)（續(xù)）根據(jù)系統(tǒng)模型的特性分類(lèi)（續(xù)） 與連續(xù)系統(tǒng)的主要與連續(xù)系統(tǒng)的主要區(qū)別區(qū)別在于：在于：p狀態(tài)變化發(fā)生在隨機(jī)時(shí)

33、間點(diǎn)上這種引起狀態(tài)變化的行為稱(chēng)狀態(tài)變化發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上這種引起狀態(tài)變化的行為稱(chēng)為為“事件事件”，因而這類(lèi)系統(tǒng)是由事件驅(qū)動(dòng)的；，因而這類(lèi)系統(tǒng)是由事件驅(qū)動(dòng)的；p“事件事件”往往發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，亦稱(chēng)為隨機(jī)事件，因往往發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，亦稱(chēng)為隨機(jī)事件，因而一般都具有隨機(jī)特性而一般都具有隨機(jī)特性p系統(tǒng)的狀態(tài)變量往往是系統(tǒng)的狀態(tài)變量往往是離散變化離散變化的的p系統(tǒng)的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性很難用人們所熟悉的數(shù)學(xué)方程形式描述很難用人們所熟悉的數(shù)學(xué)方程形式描述p研究與分析的主要目標(biāo)是系統(tǒng)行為的研究與分析的主要目標(biāo)是系統(tǒng)行為的統(tǒng)計(jì)性能統(tǒng)計(jì)性能而不是行而不是行為的點(diǎn)軌跡。為的點(diǎn)軌跡。 565系統(tǒng)仿真的一般步

34、驟系統(tǒng)仿真的一般步驟 p建模與形式化：建模與形式化：p確定模型的邊界，確定模型的邊界，p模型進(jìn)行形式化處理模型進(jìn)行形式化處理p仿真建模：仿真建模： p選擇合適的算法，選擇合適的算法，p算法的穩(wěn)定性、計(jì)算精度、計(jì)算速度算法的穩(wěn)定性、計(jì)算精度、計(jì)算速度p程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)：p將仿真模型用計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的程序來(lái)描述將仿真模型用計(jì)算機(jī)能執(zhí)行的程序來(lái)描述p程序中要包括仿真實(shí)驗(yàn)的要求程序中要包括仿真實(shí)驗(yàn)的要求p仿真運(yùn)行參數(shù)、控制參數(shù)、輸出要求仿真運(yùn)行參數(shù)、控制參數(shù)、輸出要求p模型校驗(yàn)：程序調(diào)試模型校驗(yàn)：程序調(diào)試p檢驗(yàn)所選仿真算法的合理檢驗(yàn)所選仿真算法的合理p檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算的正確性（檢驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算的正確性（Veri

35、fication）p仿真運(yùn)行：對(duì)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真運(yùn)行：對(duì)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)p仿真結(jié)果分析：對(duì)系統(tǒng)性能作出評(píng)價(jià)仿真結(jié)果分析：對(duì)系統(tǒng)性能作出評(píng)價(jià)p模型可信性檢驗(yàn)（模型可信性檢驗(yàn)（Validation）p只有可信的模型才能作為仿真的基礎(chǔ)只有可信的模型才能作為仿真的基礎(chǔ) 實(shí)際系統(tǒng)建模與形式化形式模型仿真建模程序設(shè)計(jì)仿真模型校驗(yàn)正確否？否仿真運(yùn)行仿真結(jié)果分析是正確否？否是結(jié)束仿仿 真真 的的 一一 般般 步步 驟驟可信否？否是571.4 現(xiàn)代仿真新技術(shù)1、建模與仿真方法學(xué)p從建模的方法學(xué)來(lái)看，除了典型的機(jī)理建模及系統(tǒng)辨識(shí)方法外，近年來(lái)正積極發(fā)展模糊優(yōu)化法、人工智能輔助建模方法學(xué)及混合模式p校核、驗(yàn)證及的驗(yàn)收技

36、術(shù)，已成為復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)中的重要課題。pverification，validation582仿真算法p仿真算法是將系統(tǒng)模型轉(zhuǎn)換成仿真模型的一類(lèi)算法，在數(shù)字仿真模型中起核心和關(guān)鍵作用。p仿真算法經(jīng)歷了從串行算法到并行算法的發(fā)展過(guò)程。目前，連續(xù)系統(tǒng)與離散事件系統(tǒng)的非實(shí)時(shí)串行算法已相當(dāng)完善，當(dāng)前研究的重點(diǎn)是實(shí)時(shí)連續(xù)系統(tǒng)算法、各類(lèi)系統(tǒng)的并行算法及定性系統(tǒng)算法。593仿真計(jì)算機(jī)/仿真器p硬件方面：基于多CPU并行處理技術(shù)的全數(shù)字仿真將有效提高仿真系統(tǒng)的速度，大大增強(qiáng)數(shù)字仿真的實(shí)時(shí)性。p分布式數(shù)字仿真：充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)調(diào)合作，投資少，效果好。p虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)以及仿真技術(shù)等多學(xué)科，使人置身于真實(shí)環(huán)境之中。601.5 1.5 計(jì)算機(jī)仿真軟件計(jì)算機(jī)仿真軟件1. 仿真軟件的發(fā)展1、程序編程階段p所有問(wèn)題（如：微分方程求解、矩陣運(yùn)算、繪圖等）都是用高級(jí)算法語(yǔ)言（如C、FORTRAN等）來(lái)編寫(xiě)。2、程序軟件包階段p出現(xiàn)了“應(yīng)用子程序庫(kù)”。3、交互式語(yǔ)言階段（仿真語(yǔ)言）p仿真語(yǔ)言可用一條指令實(shí)現(xiàn)某種功能，如“系統(tǒng)特征值的求解”，使用人員不必考慮什么算法，以及如何實(shí)現(xiàn)等低級(jí)問(wèn)題。4、模型化圖形組態(tài)階段p符合設(shè)計(jì)人員對(duì)基于模型圖形化的描述。612 幾種仿真軟件