文档介绍：一. 系统仿真(Simulation)
1. 系统仿真:
使用计算机对一个系统的结构和行为进行动态模拟
为决策提供必要的参考信息。
2. 仿真模型:
由计算机程序控制模型的运行
从数值上模仿实际系统的动态行为。
3. 仿真模型的特点:
对象真实、复杂,进行模仿。
4. 关于仿真技术
仿真技术已经成为最重要的和最流行的分析动态系统模型的方法。
☻微分方程的精确解方法具有局限性。
非常多的微分方程我们不知道如何求解。
☻定性分析方法可用于讨论系统的动态行为,
但是对某些问题我们需要定量的答案。
☻仿真技术非常灵活。
可以不困难地将诸如时滞或随机因素等复杂的属性引入模型。
这些是难以用解析的方法处理的。
4. 仿真过程
☻现实系统的分析:
了解背景,明确目的,提出总体方案。
☻组建模型:
确定变量, 明确关系, 设计流程,编制程序
☻运行检验:
确定初始状态,参量数值,
运行程序,检验结果,改进模型。
☻输出结果
二. 系统仿真举例
例 1. 池水含盐
池中有水 2000 m3,含盐 2 kg,
以 6m3 / 分的速率向池中注入浓度 kg / m3 的盐水
又以 4 m3 / 分的速率从池中流出混合后的盐水
问欲使池中盐水浓度达到 kg / m3,需要多长时间?
回顾——机理模型
系统分析:
池中有盐水,
匀速注入浓盐水,
匀速流出混合后的盐水,
池中盐水的浓度变化。
目的:仿真池中盐水浓度的变化,给出达到给定浓度的时间。
变量、参量
时间 t,体积 V(t), 盐量 S(t), 浓度 p(t);
流入流速 rI, 流入浓度 pI,
流出流速 rO, 流出浓度 p(t), 给定浓度 p*
时间步长Δt , 打印步长 T.
关系: 在[t, t+Δt] 内有
动态系统仿真的伪代码
运算池水含盐动态系统模拟
变量 V(n)=时刻 n 池中盐水体积
p(n)=时刻 n 池中盐水浓度
S(n)=时刻 n 池中盐水含盐量
Δt = 时间单位
N = 仿真时间长度
输入Δt,V(0), p(0), S(0), N
过程 Begin
for n=0 to N do
Begin
V(n+1)←V(n)+(rI-r0) Δt
S(n+1)←S(n)+[ripi-r0p(n)]Δt
p(n+1)←S(n+1)/V(n+1)
End
End
输出 V(1), V(2), …, V(n)
S(1), S(2), …, S(n)
p(1), p(2), …, p(n)
系统仿真流程图
初始化V(0),S(0)
仿真时钟 t=0
打印时钟T=0
计算V(t+Δt),S(t+Δt),p(t+Δt)
时钟步进t=t+Δt, T=T+1
p(t)<p*
T<m
打印
输出
Y
N