文档介绍：主讲:李锦云唐国元
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仿真技术基础
教学内容:
1、概论,仿真的基本方法
2、数值积分法
3、连续系统仿真
4、离散相似法仿真
5、MATLAB(SIMULINK )基本使用方法
第一章绪论
仿真技术基础
仿真(Simulation)——通过对系统模型的实验来研究一个存在的或设计中的系统。它是将所研究的对象用其它手段加以模仿的一种活动
系统仿真:是建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,以计算机和其它专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实或假想的系统进行试验,并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究,进而做出决策的一门综合性的和试验性的学科。
仿真的必要性
1. 必要性
2. 充分性--仿真的好处
仿真的分类
a) 根据计算机类型
模拟计算机仿真
数字计算机仿真
模拟数字混合仿真
b) 根据系统模型信息流的特性
连续系统仿真
离散系统仿真
离散事件系统仿真
c) 仿真时钟与实际时钟的比例关系
实时仿真
欠(亚)实时仿真
超实时仿真
仿真的分类(续)
d)根据仿真系统组成
物理仿真
计算机仿真
半实物仿真
物理仿真:基于物理模型进行实验研究,例如船模。
缺点:成本高、不易修改。
计算机仿真(数学仿真):将系统模型变为仿真模型,基于计算机进行实验研究。
优点:精度高、重复性好、通用性强、价格便宜。
半实物仿真(hardware in the loop simulation):在仿真系统中,一部分是实际物理系统;另一部分是安装在计算机里的数学模型。
仿真技术的发展、应用与发展的趋势
1. 仿真技术的发展
2. 仿真技术的应用
(1)武器及装备的研发:
(2)船舶训练
(a)操作训练及适应性训练:
(b)维修训练:
(3)战争仿真:
(4)水利:
3. 发展趋势
(1) 正日益与新兴学科融合并推动自身发展,如网络技术、虚拟
现实技术
(2) 仿真系统的智能化、社会化是其发展的趋势之一,如智能虚
拟环境
(3) 仿真技术的应用领域正得到不断的拓展
系统、系统模型、系统仿真
系统
按照某些规律结合起来,互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和。
描述系统的“三要素”:实体、属性、活动。
实体:确定了系统的构成与边界。
属性:即描述变量,描述每一个实体的特征。
活动:定义了系统内部实体之间的相互作用,从而确定了系统内部发生变化的过程。
功能和特性:
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系统按其状态变化的性质,可以分为3类:
离散事件系统是指系统状态在某些随机时间点上发生跳跃变化的系统
离散事件系统与连续系统的主要区别:状态变化发生在随机时间点;状态
以跳跃形式变化
研究系统主要包括三个方面内容:
1)系统分析:存在的系统,认识,建模,静、动态分析,得到性能指标
2)系统综合与设计:未存在的系统,根据性能指标要求,设计出一个符合要
求的系统 3)系统预测:预测系统在内外因素变化条件下,可能的行为和特征