1计算机仿真技术绪论PPT课件

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1.1 系统仿真的基本概念
1.1.1系统与模型
系统：有相互联系、相互制约、相互依存的若干部分（要 素）结合在一起形成的具有特定功能和运动规律的有机整 体。
系统一般均具有四个性质：
系统的整体性 系统的相关性 系统的目的性 系统的环境适应性
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1.1.2系统分类
系统的分类方法很多，主要有以下几种分类方法：
静态模型：系统处于平衡状态下的属性
一般表示形式是代数方程、逻辑表达
关系式
动态模型：
系统属性随
时间而发生
变化
连续 系统 模型
随机 模型
确定 模型
线性数学模型和非线性数学模型 微观数学模型和宏观数学模型 集中参数模型和分布参数模型 定常数数学模型和时变数学模型
存储系统模型和非存储系统模型
离散系统 时间离散系统
（1）计算机仿真基本概念、基本分类 （2）系统模型 （3）实现模型的语言（主要讲基本的Matlab 语言以及Simulink） （4）Simulink与数字信号处理、通信原理的 基本结合
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3、参考书目
① 劳尔(Law.A.M.) .Simulation Modeling and Analysis, 3rd Ed，清华大学出版社.2000.12
版). 科学出版社, 2003年3月 ⑧ 韩利竹 .MATLAB电子仿真与应用.国防工业出版社 .2003
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4、图书馆可借参考书目 ① Matlab相关 ② Simulink仿真相关
5、联系方式 Tel: Email: xinjie1023@
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Chapt 1 Introduction
线性系统与非线性系统 定常系统与时变系统
集中参数系统与分布参数系统
单变量系统与多变量系统
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1.1.3 系统模型
1.系统模型：
是系统的某种特定的性能的一种抽象形式。实质是用某种 形式来近似的描述或模拟所研究的对象或过程。
2.模型的表达形式一般分为两类：
(1)物理模型
缩尺模型 模拟模型
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（2）数学 模型
模型 离散事件模型 10
1.1.4 建模方法
实际建立数学模型一般要遵守以下的原则：
（1）精确性 （2）合理性 （3）复杂性 （4）应用型 （5）鲁棒性
建立数学模型的一般方法有以下三种：
（1）演绎法 （5 系统仿真
仿真界专家和学者对仿真下过不少定义，其中雷诺于1966年在其专著 中对仿真作了如下定义：仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术， 它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模式描述了某一事件或经济系 统（或者他们的某些部分）在若干周期内的特征。
离散事件系统仿真是指对那些系统状态只在一些时间点上由于 某种随机事件的驱动而发生变化的系统进行仿真试验。
（2）按仿真实验中所取的时间标尺与自然时间的时间尺度之间 的比例关系分为：
非实时仿真
实时仿真
（3）按参与仿真的模型种类不同，分为：
物理仿真
数学仿真
半实物仿真
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1.1.7 系统仿真的一般步骤
系统仿真包括以下几个阶段
Computer Simulation Technology
Qing DaoTechnological University Communication and Electronic College Instructor : Wang Xinjie
1、课时安排
20学时理论课 12学时上机
课程分值比例： 考试65% 上机 35% 2、课程涵盖内容
战略设计（Strategic Planning）
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战术设计（Tactical Planning） 仿真执行（Simulation Execution） 结果整理（Result Interpretation） 实现与维护（Implementation and Maintenance）
1.1.8 系统仿真的应用
（1）根据系统状态的变化分类
静态系统和动态系统
（2）根据系统状态的确定性
确定性系统是指输出完全由系统的输入以及相应的转换 关系（包括决策、措施等）所决定的系统。 •随机系统是在既定的输入下，系统的输出是非确定的， 带有随机的性质。产生随机性的原因是由于在系统的输 入过程和转换过程中存在多种难以预知的偶然因素的作 用。
建模
系统
仿真实验
模型
二次建模 计算机
1.1.6 系统仿真
根据不同的分类方法，可以将系统仿真进行不同的分类：
（1）根据被研究系统的特征可以分为两类：连续系统仿真和离
散事件系统仿真
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连续系统仿真是指对那些系统状态量随时间连续变化的系统仿 真研究，包括数据采集与处理系统的仿真。数学模型包括：连续模 型（微分方程等），离散时间模型（差分方程等）及连续-离散混合 模型。
（1）建模阶段 （2）模型实验阶段 （3）结果分析阶段
一般意义下的系统仿真
系统定义（System Definition）
数据准备（Data Preparation）
模型表达（Model Formulation）
模型变换（Model Translation）
模型认可（Model Accreditation）
1、在系统分析与设计中的应用 2、在系统理论研究中的应用 3、在专职人员训练与教育方面的应用
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1.2 计算机仿真发展的历史及现状
1.2.1 计算机仿真
1.模拟计算机仿真
能快速求解微分方程 可以灵活设置仿真试验的时间标尺 易于和实物相连 由于受到电路元件精度的制约和易于受到外界的干扰
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（3）按照系统状态随时间变化是否联续分为：
连续系统系统的状态变量随时间连续变化，就称为连续系统。 系统的动态特性可以用微分方程或一组状态方程来描述，也 可以用一组差分方程或一组离散状态方程来描述。 离散系统系统的状态变化只在时间的离散时刻发生，而且往 往又是随机的，这样的系统称为离散系统
（4）其他分类：
② 刘瑞叶.计算机仿真技术基础. 电子工业出版社.2008年3月 ③ 吴旭光.计算机仿真技术.化学工业出版社，2005年8月 ④ 薛定宇.基于MATLAB/SIMULINX的系统仿真技术与应用.
清华大学出版社,2000年 ⑤ 张亮. MATLAB7.x系统建模与仿真.人民邮电出版社，
2006年11月 ⑥ 冯辉宗.《控制系统仿真》.人民邮电出版社.2009年 ⑦ Stephen J. Chapman, MATLAB编程(英文影印版第二