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1、数字仿真步骤数字仿真步骤 1)问题描述建立数学模型：对待研究的真实系统进行调查研究,建立能够描述问题的数学模型-给出评价的有关性能准则; 2)准备仿真模型：根据物理系统的特点,仿真的要求和仿真计算机的性能对系统的数学模型进行修改、简化,选择合适的算法等-保证计算稳定性、精度、速度; 3)画出仿真流程图; 4)仿真程序设计：将仿真模型用计算机能执行的程序来描述程序中要包括仿真实验的要求仿真运行参数、控制参数、输出要求(运行参数 控制参数 输出); 5)程序验证:程序调试;检验仿真算法的合理性,检验模型计算正确性 6)仿真运行：对模型进行实验; 7)仿真结果分析：对系统性能作出评价; 1.1.3
2、仿 真 4）系统、建模 、仿真的关系 系 统 系统建模 仿真建模 仿真实验 系统是研究的对象 模型是系统的抽象 计算机 仿真是对模型实验 仿真三要素及三个基本活动 模 型 1）系统仿真三要素 1 物理系统; 2数学模型; 3计算机; 2）系统仿真三个活动 1 物理建模; 2 仿真建模; 3 仿真实验 模型按建立方法: 1 机理模型:采用演绎方法,运用已知定律,用推理方法建立数学模型. 2 统计模型:采用归纳法,它根据大量实测或观察的数据,用 统计的规律估计系统的模型. 3 混合模型:是理论上的逻辑推理和实验观测数据的统计分析相结合的模型； 仿真技术的应用 系统分析综合 1) 工程系统方面: 设
3、计开始阶段 论证方案，经济技术比较，优选方案； 设计阶段 帮助设计人员优选系统合理结构，优化系统参数，以期获得系统最优品质和性能； 在调试阶段 利用仿真分析系统响应与参数关系，指导调试工作，可以迅速完成调试任务； 运行的系统 分析系统工作状态，预防事故发生，寻求改进薄弱环节，提高系统的性能和运行效率 2) 非工程系统方面: 对企业管理 经济分析市场预测 商品销售 例如，用仿真技术建立经营与市场预测模型，根据市场信息，公司做出决策，工厂生产的产品投放投放市场，再对市场信息进行分析，如此组成经济预测生产模型。 仿真器方面 1)培训仿真器 由运动系统显示系统仪表操作系统以及计算机硬件软件组成类似实物
4、的模拟装置。飞机驾驶员培训仿真器可以实现异常技术训练，训练在事故状态飞行排除故障的技能允许飞行员错误操作，这样可以提高飞行技术。使用飞行仿真器可以减少危险，确保安全，省大量航空汽油，减少环境污染。 2) 设计仿真器 一般包括计算机硬件软件和由研究系统的应用软件以及大量设计公式和参数等所构成的设计程序包。例如，轧钢机多级计算机控制系统的设计，从方案选择到参数规定，甚至绘图等工作都可以在设计仿真器上由计算机完成，提高效率。 技术咨询和预测 3)专家系统 是一种计算机软件系统，事先将有关专家的知识经验总结出来，形成规律后填入表格或框架，然后存入计算机，建立知识库，设计管理软件，根据输入的原始数据，按
5、照规定的专家知识推理判断，给用户提供咨询。由于这种软件是模拟专家思考分析判断的，所以被称为专家系统。 1）模型的概念: 系统模型是对实际系统的一种抽象,是对系统本质(或是系统的某种特性)的一种描述.模型可视为对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果.模型具有与系统相似的特性,可以以各种形式给出我们所感兴趣的信息. 2）模型的分类: 物理模型与实际系统有相似的物理性质.这些模型可以是按照一定比例缩小(放大)了的实物外形,如,沙盘模型,风洞试验中的飞行器外形,样机模型 代数方程 常微方程 静态模型: 集中参数 状态方程 逻辑关系 传递函数 确定型 2数学模型 分布参数 偏微分方程 连续 (数学
6、工具特征) 动态模型: 随机型 时间离散 离散 用数学表达式形式来 离散事件 1 物理模型 描述系统的内在规律. 1.3.3 数字仿真的组成1）系统仿真三要素1物理系统; 2数学模型; 3计算机;2）系统仿真三个活动1物理建模; 2仿真建模; 3仿真实验数学模型系统建模物理系统仿真实验仿真建模计算机数字仿真三要素和三个基本活动有两次模型化和一次计算活动。第一次模型化是将实际系统变成数学模型，第二次是将数学模型变成仿真模型。通常将一次模型化的技术称为系统辨识技术；将第二次模型化、仿真模型编程、校核和验证统称为仿真技术。二者所采用的研究方法虽有较大的差别，但又有十分密切的联系。校核和验证模型的过程实际上也就是不断修改模型使之更符合实际的过程，因而从某种意义上讲: 仿真也是建模过程的继续。
