PPT《计算机仿真》

准确调整系统参数和控制规律. 数学模型 数学模型 是利用数学符号之间的相互关系和结合规律来反映系统集合元素之间的某些关系而建立的模型. 动态数学模型 建立的数学模型的数学方程式中含有时间变量t, 其中t可以是连续的或离散的取值. 例:研究某一商品的市场供求关系: Q数量 P数量 供应线 需求线 平衡点 数学模型的求解方法 利用数学方法对数学模型直接求解属于 解析法 .利用计算机和数值计算法进行求解属于 数值法 .在对系统进行数学抽象时,考虑到求解方法的不同,所建立的数学模型也不同.因此就有了 解析法数学模型 和 数值法数学模型 之分.数值法数学模型也可能有较大的区别.计算机仿真仅仅和数值法数学模型有关. 数学模型的分类 系统数学模型根据时间关系可划分为:静态模型连续时间动态模型离散时间动态模型混合时间动态模型.根据系统的状态描述及其变化方式,可划分为:连续变量系统模型离散事件系统变化模型 连续变量动态系统(CVDS) 是指由时间驱动、状态连续变化的一类物理系统.用来描述CVDS 的数学模型的种类很多,例如:常/ 偏微分方程模型差分方程模型系统动力学模型线性/ 非线性状态空间模型(广义) 回归模型自回归(AR) 模型滑动平均(MA) 模型受控自回归滑动平均(CARMA) 模型,等等. 离散事件动态系统(DEDS) 指受事件驱动、系统状态跳跃式变化、系统状态迁移发生在一串离散时间点上的动态系统.DEDS 建模的常用方法主要有:排队论方法网络图或事件图法形式语言与自动机方法随机过程描述法抽象代数方法等 确定型模型与随机型模型 确定型模型是指这样一类模型:在给定系统某初始状态,它在经历相同的输入序列的影响后,总是唯一地经历相同的状态序列.随机型模型对相同的输入序列,每次系统从某初始状态出发所经历的状态变化是随机的.对同样的系统,由于元素的性质不同,可能在某种场合下是确定型模型,但在另一种场合下是随机型模型. 例:一个由相同电阻R构成的四端网络: R R R R R R Ui U0 计算机仿真的一般步骤 调研系统,描述问题.对待研究的真实系统进行调研,将要研究的问题尽可能描述清楚.收集数据建立数学模型拟订运行方案,加工成仿真模型.编写仿真源程序核实与致效.模型运行输出结果分析 将数学模型加工为仿真模型(3)采用的方法: 根据所用的仿真语言工具的特点,对数学模型进行必要的结构变换,使之适用于所用的语言工具.在不影响精度的情况下,做线性化处理.确定仿真时间和采样周期,尽可能减少仿真运行时间. 1.4计算机仿真的应用及发展简介 由于计算机仿真是在(数学)模型上做试验,因此具有经济、安全和试验周期短的特点.这些特点使得计算机仿真技术作为分析系统、设计系统及训练人员的一种手段和工具,已成为广泛应用于(几乎是所有)工程领域与非工程领域中. 1.4.1 计算机仿真的应用 军事上的应用 在汽车工业中的应用 在医学中的应用 应用于娱乐方面 对核爆炸过程的模拟风洞试验模拟模拟训练 1.4.2 仿真技术的发展 仿真计算机的发展 仿真计算机,是指运行仿真对象模型的计算机,根据仿真应用的需求,仿真机可以用通用计算机,也可以设计专用的仿真计算机.50-60年代:模拟计算机60-80年代: 数字/模拟混合计算机80年代以后:数字仿真计算机 仿真软件的发展 55~60年代汇编语言编程 60~65年代发表了CPSS和SIMULA通用仿真语言,提出了控制和仿真语言(OLS GASP)66~67年代第2代仿真语言,GPSSII, III和GPSS;