蒙特卡洛模拟在风险评估控制中的应用
张歆悦
（上海工程技术大学机械工程学院，上海 201620）
摘要：风险评估是进行项目经济评价和投资决策的重要内容，可以使投资者较为全面地了解项目的风险，从而提高决策的科学性，减少投资损失。本文结合现有研究，利用蒙特卡洛模拟法，分析评估了项目的主要风险，对项目风险进行了模拟和测试，给出了项目风险模拟的结果，并通过对结果的分析，为投资者提供有效的决策建议。
关键词：风险评估；蒙特卡洛；
The application of Monte-Carlo simulation in the risk and control assessor
Zhang Xinyue
(Shanghai University of Engineering Science, Department of Mechanical Engineering, Shanghai 201620)
Abstract：The risk assessment is one of the most important details of the project economic evaluation and the investment decision-making, which can give investors a more comprehensive understanding of the project risk. This can raise the scientific nature of the decision and reduce the investment losses. We combine the present research and use the Monte-Carlo to analysis and evaluate the main risk of the project, and do some numerical simulation and field test of the project risk, give out the result of the project risking simulation. Finally provide effective decision advice for the investors by the means of analyzing the result.
Key words：risk assessment；Monte-Carlo
一 风险评估
风险在项目中是普遍存在的，项目风险是指为实现项目目标的活动（事件）的不确定性和可能发生的危险。项目的不同阶段会有不同的风险，不同阶段风险的性质和后果也不一样。项目大量的风险存在于项目的前期，因此为消除和控制项目风险，必须在项目前期对项目风险进行科学的认识和剖析。
这里的风险是指在特定的时空条件下， 人们对未来行为预期的不确定性而可能导致的后果与预定目标之间发生的负偏离。这种偏离可由两个参数来描述：其一，偏离的可能性，即事件发生的概率；其二，发生偏离的方向与大小。简单的说，风险可表示为某种不利事件或损失发生的概率及其后果的函数，R=f （P,C ）其中R 表示风险，P 表示不利事件或损失发生的概率，C 表示不利事件或损失导致的后果。
风险评估对项目成败有着重要作用，它为决策提供合理、准确、可信的数据，从而使决策者保持清醒的头脑，实施有效的风险管理，项目的风险评估主要包括3方面：风险辨识、风险估计和风险评价，主要内容如图1所示。
图1 风险评估的主要内容
根据已有研究成果，人们常将基础设施的风险归纳为10类: ①政治和管制风险分析、评估
风险辨识 风险衡量 风险评价 决策
风险来自何方
建立风险初步风险发生的可能性 风险发生的后果
项目的哪一部分会发生风险 哪些是可以接受的风险 哪些做法会使项目遭受风险 这样的做法能否被接受
有别的做法可以避免该风险吗
风险、②不可抗力、③物理风险、⑤收入风险、⑥开发风险、⑦受益风险、⑧发展风险、⑨建设风险、⑩运营风险。上述风险中，与财务相关的风险常采用定量分析方法加以衡量，常用的财务方法包括: 敏感度分析法和情景分析法。其他风险一般采用定性评价或定性和定量相结合的方法来估计风险程度，比如，专家打分法、层次分析法等等。敏感度分析是一种用来评估不利的环境变化对工程的影响的简易工具，它常被用来解释对预测假设和将来不确定性事件等变化因素对工程成果的影响。通常，敏感度分析采取改变一个或多个选定的变量来计算项目净现值(N PV)或内部收益率(IRR)的变化。敏感度分析最基本的方法就是改变一个因素，而保持其他工程变量固定不变的情况下，计算净现值的变化情况。这种“一次只变化一个变量”的分析方法并不现实，因为在实际情况下会有许多不确定因素与项目相关。用这种方法分析的敏感度最大的缺点是忽略了每一个影响因素的不确定程度，不能描述项目结果的各种可能性及其概率。
情景分析法是选择具有代表性的情景，并以此作为未来可能发生的情况。为分析不确定性事件的作用，情景分析会做一些假设。根据这些假设，可以进行多情景分析，即评估最理想状况、最恶劣状况和最可能情况下可能发生的状况和结果等。这些评估可以以历史数据、专家观点和个人判断等为依据。对决策者而言，做情景规划最困难的工作是如何合理地综合三种情景的分析。此外，情景分析法并不重视各个替代情景发生的概率。可见其分析结果比较机械。为此有必要选择一种能够有效克服上述风险估计方法缺陷的新方法。在金融领域，研究人员引入了风险管理与控制的新工具—— VaR(Value at Risk)，亦称为在险价值。VaR体系的最初目的在于量化市场风险，目前已经成为金融风险量化分析的标准。它有两个显著的优点: 一是它按照随机变量的特性，通过随机变量的概率分布来刻画
风险度量概念，因此比较确切；二是它把全部资产组合风险概括为一个简单的数字，并以货币计量单位来表示风险管理的核心——潜在亏损，所以它富有吸引力，并迅速被推广。计算VaR的方法大致可分为三类: 分析法、历史法和蒙特卡洛模拟法。
二蒙特卡洛模拟
1 蒙特卡洛模拟的计算步骤
蒙特卡罗模拟是一种有效的统计实验计算法。这种方法的基本思想是人为地造出一种概率模型,使它的某些参数恰好重合于所需计算的量;通过实验, 用统
计方法求出这些参数的估值;把这些估值作为要求的量的近似值。从理论上来说, 蒙特卡罗方法需要大量的实验, 实验次数越多, 所得到的结果才越精确。项目管理中蒙特卡罗模拟方法的一般步骤是:
1)对每一项活动，输入最小、最大和最可能估计数据，并为其选择一种合适的先验分布模型；2)计算机根据上述输入，利用给定的某种规则，快速实施充分大量的随机抽样；3)对随机抽样的数据进行必要的数学计算，求出结果；4)对求出的结果进行统计学处理，求出最小值、最大值以及数学期望值和单位标准偏差；
5)根据求出的统计学处理数据，让计算机自动生成概率分布曲线和累积概率曲线(通常是基于正态分布的概率累积S曲线)；6)依据累积概率曲线进行项目风险分析。由于计算机的运算速度非常快，蒙特卡罗模拟也可以同时进行敏感性分析。
对风险事件进行决策分析时,人们最关心的问题是系统的动态性。蒙特卡洛模拟法可随机模拟各种变量间的动态关系,解决不确定的复杂问题。应用蒙特卡洛模拟技术可以直接处理每一因素的不确定性,并把这种不确定性对结果的影响以概率分布的形势表示出来。因此应用蒙特卡洛方法能够克服传统财务评估方法
的缺性,充分考虑影响内部收益率(IRR )的各因素的随机性,得出符合风险投资实际情况的评价值。
2 蒙特卡洛方法的基本原理
假定函数:Y = F(X1，X2，… X n)
其中X1，X2，… X n的概率分布已知。在实际问题中, F(X1，X2，… X n)往往是未知的,或是一非常复杂的函数关系式,一般难用解析法求解有关Y的概率分布及其数学特征。蒙特卡洛方法利用一个随机数发生器,通过直接或间接取样取出每一组随机变量的值(X1i,X2i ,… X ni ) ,然后按上述确定函数y i的值。
y i = F(X1i,X2i ,… X ni)
反复独立抽样(模拟)多次( i= 1, 2,… )便可得到函数Y 的一批抽样数据y1, y2 ,… ,当模拟次数足够多时,便可给出与实际情况相近的函数Y 的概率分布及其数学特征值。该模拟过程如图2所示。
输入试验次数n
第i次试验
产生（0，1）的等概率随机数
确定各因素当次试验值
进行模拟计算
If i＜n
输出、统计结果
If i=n
打印、输出统计结果
图2 蒙特卡洛模拟流程
3 实证案例
（1）概况
上海某车站改建项目是上海城市基础设施建设重点项目,采取BT( Building- Transfer,建设-转移)总包价方式。项目公司中标报价55428万元人民币,为本工程总投资。其中,自筹资本金为38.8%。工程总投资的资本结构为: 资本金:债务= 38.8%:61.2%。项目公司资本金21500万元人民币在注册登记时以现金方式一次全额投入。银行借款,由项目公司向银行申请中长期贷款,并按工程建设进度需要,分期分批借入。该项目预期现金流如下表1所示。该项目预期内部收益率为8.6% ,净现值期望为-1453万元(以10%社会折现率计)。
表1 上海某车站改建BT项目投资分析
（2）参数假设
根据影响项目的财务指标,选择工程投资、回购收入和贷款利率作为模拟参数，并作如下的概率假设:
表2 参数概率分布及关联因素
表3 贷款利率预期
（3）模拟结果
利用Crystal Ball2000○R软件,经过5000次反复抽样试验,得到IRR和N PV 的模拟结果,图4、图5分别为该项目IRR和N PV可能值的统计分布。模拟的统计指标如表4所列。
表4 统计结果
上述统计指标表明,该模拟反复5000次抽样基本达到了统计精度要求,可用该模拟结果描述研究对象的真实概率分布。
根据上述模拟结果,该项目内部收益率大于6%的概率为95% ,大于9%的概率约为50%。表明该项目在前述投标价格和投资预算基础上具有较高的收益率,达到预期收益率的风险较低,投资者的投标决策是正确的。
四结论
本文针对常用城市基础设施项目收益风险评估方法的不足,对决策理论和方法进行了新的探索和研究。将金融领域定价工具引入城市基础设施领域,为合理评估基础设施项目收益风险提供了一种更加有效的方法。文中模型采用简化参数的概率假设,使整个模拟过程得到简化,又使结果不失可信度,可作为投资决策的有效工具。应当指出,这种假设在提高工作效率的同时,使模型所得结果与实际情况产生了一定的偏差,削弱了模型的实际精度。建议在时间允许的条件下,可采取历史数据分析与专家评估的方法提供参数概率假设的准确度。
参考文献
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[7]刘正.利用Excel实现蒙特卡洛模拟在项目财务评价上的应用[学位论文]硕士 2006
Flexsim应用案例示例 示例一港口集装箱物流系统仿真 （根据：肖锋，基于Flexsim集装箱码头仿真平台关键技术研究，武汉：武汉理工大学硕士学位论文，2006改编） 1、港口集装箱物流系统概述与仿真目的 1.1港口集装箱物流系统概述 1.2港口集装箱物流系统仿真的目的 2、港口集装箱物流系统的作业流程 2.1港口集装箱物流系统描述 2.2港口集装箱物流系统作业流程 2.3港口集装箱物流系统离散模型分析 3、港口集装箱物流系统仿真模型 3.1港口集装箱物流系统布局模型设计 3.2港口集装箱物流系统设备建模 3.3港口集装箱物流系统仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据的结果分析 小结与讨论 示例二物流配送中心仿真 （根据：XXX改编） 1、物流配送中心概述与仿真目的 1.1物流配送中心简介 1.2仿真目的 2、配送中心的作业流程描述 2.1配送中心的功能 2.2配送中心的系统流程
3、配送中心的仿真模型 3.1配送中心的仿真布局模型设计 3.2配送中心的设备建模 3.3配送中心的仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据结果分析 4.3系统优化 小结与讨论 “我也来编书”示例 示例一第X章排队系统建模与仿真学习要点 1、排队系统概述 2、排队系统问题描述 3、排队系统建模 4、排队系统仿真 5、模型运行与结果分析 小结 思考题与习题（3-5题） 参考文献 1、李文锋，袁兵，张煜.2010.物流系统建模与仿真（第6章） 北京：科学出版社 2、王红卫，谢勇，王小平，祁超.2009.物流系统仿真（第6章） 北京：清华大学出版社 3、马向国，刘同娟.2012.现代物流系统建模、仿真及应用案例（第5章）
毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期：
摘要 移动通信最近几年得到了突飞猛进的发展，人们对无线信道的研究也成了当前通信行业的主题，特别是对无线信道的建模与仿真也受到了许多学者的关注,在这个领域的研究也取得了很大成果。无线信道模型分为自由空间模型、无线视距模型和经验模型，本文首先研究了无线信道模型的特点，建立了无线信道的的模型，对自由空间模型和经验模型Okumura-Hata 模型、COST-231 Hata模型以及COST231-WI模型进行了比较，并将其用Matlab软件仿真，对仿真结果进行了分析。 关键字：无线信道、Hata模型、COST231-WI模型
Abstract Mobile communication several years obtained the development recently which progresses by leaps and bounds, The people have also become the current correspondence profession subject to the wireless channel research. Specially has also received many scholars' attention to the wireless channel modeling and simulation, Has also yielded the very big result in this domain research. Wireless channel model is divided into free space model, the wireless line of sight and empirical model, this paper studied the characteristics of wireless channel model is established radio channel model, on the free space model and empirical model Okumura-Hata model, COST-231 Hata model and COST231-WI model were compared, using Matlab software to simulate, the simulation results are analyzed. Keywords: Wireless channel, Hata model, COST231-WI model
基于Matlab/Simulink的汽车建模与仿真 摘要 本文所研究的是基于Matlab/Simulink的汽车防抱死刹车系统（ABS）的仿真方法，本方法是利用了Simulink所提供的模块建立了整车的动力学模型，轮胎模型，制动系统的模型和滑移率的计算模型，采用的控制方法是PID控制器，对建立的ABS的数学模型进行了仿真研究，得到了仿真的曲线，将仿真曲线与与没有安装ABS系统的制动效果进行对比。根据建立的数学模型分析，得到ABS系统可靠，能达到预期的效果。 关键词 ABS 仿真建模防抱死系统PID
Modeling and Simulation of ABS System of Automobiles Based on Matlab/Simulink Abstract A method for building a Simulator of ABS base on Matlab/Simulink is presented in this paper.The single wheel vehicle model was adopted as a research object in the paper. Mathematical models for an entire car, a bilinear tire model, a hydraulic brake model and a slip ratio calculation model were established in the Matlab/Simulink environment. The PID controller was designed. The established ABS mathematical model was simulated and researched and the simulation curves were obtained. The simulation results were compared with the results without ABS. The results show that established models were reliable and could achieve desirable brake control effects. Key words ABS; control; modeling; simulation；Anti-lock Braking System; PID
创新实践报告
报 告 题 目： 学 院 名 称： 姓 名：
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号： 指 导 老 师： 温 靖
二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8
武汉理工大学2014年数学建模课程论文题目：金属板的切割问题 姓名：李冬波 学院：自动化学院 专业：自动化 学号：012121136329 选课老师：何朗 2014年6月22日
摘要 金属板的切割问题要求对金属板的切割方式进行构思，希望通过数学可以达到效率较高、成本较低的可能性。应该先通过穷举的方法找到所有可能性，在所有可能性中保留最优的可能性。所谓最优即效率较高、成本较低的可能。 在确立了6种切割模式的基础上，再建立非线性规划的数学模型，以模式为基点，将题中订单需求转化为求解金属原料此目标函数的约束条件。在通过LINGO软件的数学规划模型求解功能求解出目标函数值，并通过检验证明，该模型求解出的最少原料使用量与具体切割模式是完全满足题目要求的。 关键词：切割模式、非线性规划、 LINGO
目录 一、问题重述 ------------------------------4 二、问题假设 ------------------------------4 三、模型建立----------------------------------------------5 符号说明------------------------------------------------5 建立模型------------------------------------------------5 四、模型求解----------------------------------------------6 五、求解结果---------------------------------------------7 六、结果检验分析---------------------------------------7 七丶结论-----------------------------------------------8 八、参考文献---------------------------------------------8
课程设计物流系统建模与仿真 专业年级2011级物流工程指导教师张莹莹 小组成员 重庆大学自动化学院 物流工程系 2014年9 月12 日
课程设计指导教师评定成绩表 项目分 值 优秀 (100>x≥90) 良好 (90>x≥80) 中等 (80>x≥ 70) 及格 (70>x≥60) 不及格 (x<60) 评 分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准 学习态度15 学习态度认 真，科学作风 严谨，严格保 证设计时间并 按任务书中规 定的进度开展 各项工作 学习态度比较 认真，科学作 风良好，能按 期圆满完成任 务书规定的任 务 学习态度 尚好，遵守 组织纪律， 基本保证 设计时间， 按期完成 各项工作 学习态度尚 可，能遵守组 织纪律，能按 期完成任务 学习马虎， 纪律涣散， 工作作风 不严谨,不 能保证设 计时间和 进度 技术水平 与实际能力25 设计合理、理 论分析与计算 正确，实验数 据准确，有很 强的实际动手 能力、经济分 析能力和计算 机应用能力， 文献查阅能力 强、引用合理、 调查调研非常 合理、可信 设计合理、理 论分析与计算 正确，实验数 据比较准确， 有较强的实际 动手能力、经 济分析能力和 计算机应用能 力，文献引用、 调查调研比较 合理、可信 设计合理， 理论分析 与计算基 本正确，实 验数据比 较准确，有 一定的实 际动手能 力，主要文 献引用、调 查调研比 较可信 设计基本合 理，理论分析 与计算无大 错，实验数据 无大错 设计不合 理，理论分 析与计算 有原则错 误，实验数 据不可靠， 实际动手 能力差，文 献引用、调 查调研有 较大的问 题 创新10 有重大改进或 独特见解，有 一定实用价值 有较大改进或 新颖的见解， 实用性尚可 有一定改 进或新的 见解 有一定见解观念陈旧 论文(计算 书、图纸)撰写质量50 结构严谨，逻 辑性强，层次 清晰，语言准 确，文字流畅， 完全符合规范 化要求，书写 工整或用计算 机打印成文； 图纸非常工 整、清晰 结构合理，符 合逻辑，文章 层次分明，语 言准确，文字 流畅，符合规 范化要求，书 写工整或用计 算机打印成 文；图纸工整、 清晰 结构合理， 层次较为 分明，文理 通顺，基本 达到规范 化要求，书 写比较工 整；图纸比 较工整、清 晰 结构基本合 理，逻辑基本 清楚，文字尚 通顺，勉强达 到规范化要 求；图纸比较 工整 内容空泛， 结构混乱， 文字表达 不清，错别 字较多，达 不到规范 化要求；图 纸不工整 或不清晰 指导教师评定成绩：
信息与通信工程学院MATLAB仿真论文 题目：基于matlab的系统仿真 班级: 13级电信三班谢丽娟 姓名：谢丽娟 学号： 14132200845
目录 摘要 (2) 一、关于MATLAB的基本知识 (2) 1.1 MATLAB的介绍 (2) 1.2 SIMULINK的介绍 (2) 二、无环流可逆调速系统 (2) 2.1 无环流可逆调速系统简介 (2) 2.2逻辑无环流调速系统的原理图 (3) 三、主电路的组成及其工作原理主电路的组成及其工作原理 (3) 四、仿真系统的设计 (3) 4.1电流环结构图的简化 (3) 4.2 电流调节器结构的选择 (3) 4.3转速调节器设计转速环结构图的简化 (4) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.5 转速调节器的参数计算 (5) 4.6 逻辑控制器设计 (5) 4.7逻辑控制器的组成 (6) 五、逻辑无环流直流可逆调速系统仿真的建模 (6) 5.1逻辑控制直流可逆调速原理和仿真模型 (6) 5.2逻辑控制器模块 (7) 5.3电平检测 (7) 5.4延时电路 (8) 5.5连锁保护 (8) 六、仿真结果 (8) 摘要
许多生产机械要求电动机既能正传，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统，采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。 又环流可逆系统虽然具有反响快，过渡平滑等优点，但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此，当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时，特别是对于大容量的系统，常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。 本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基本原理及其构成，并对其控制电 路进行了计算和设计。 运用了一种基于 Matlab 的 Simulink 和 Power System 工具箱、 面向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了逻辑控制电流可逆调速系统的仿真。 关键词: 直流电机；环流；逻辑无环流可逆调速；Matlab 仿真 一、关于MATLAB 的基本知识 1.1 MATLAB 的介绍 MATLAB 是矩阵实验室的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C 、Fortran ）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 1.2 SIMULINK 的介绍 Simulink 是MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采 样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就 是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个 创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且 用户可以立即看到系统的仿真结果。 二、无环流可逆调速系统 2.1 无环流可逆调速系统简介 许多生产机械要求电动机既能正传，又能反转，而且常常还需要快速的启动和制动，这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性，也就是需要可逆的调速系统，采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题，但是，如果两组装置的整流电压同时出现，便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流，称作环流。这样的环流对负载无益，因此应该予以抑制或消除。 逻辑无环流系统目前生产中应用最为广 泛的可逆系统，当一组晶闸管工作时，用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲，使他完全处于阻断状态，确保两组晶闸管不同时工作，从根本上切断了环流的通路，这就是逻辑控制的无环流可逆系统。 逻辑无环流调速系统主电路和系统控制电路的系统组成 主电路采用两组晶闸管装置反并联线路；由于没有环流，不用设置环流电抗器；仍保留平波电抗器Ld ，以保证稳定与运行时电流波形连续；控制系统采用典型的转速、电流双闭环方案；电流环为内环，转速环为外环。为了实现 转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统
实验项目名称：控制系统模型的建立与仿真 实验学时： 4 同组学生姓名： 实验地点： 实验日期： 2018.4 实验成绩： 批改教师： 批改时间： 一、实验目的和要求 1. 熟悉MATLAB 控制系统工具箱中线性控制系统传递函数模型的相关函数； 2.熟悉SIMULINK 模块库，能够使用SIMULINK 进行控制系统模型的建立及仿真。 二、实验仪器和设备 1、PC 机1台并安装MATLAB7.0以上版本。 三、实验过程 1. 熟悉线性控制系统传递函数模型的相关函数。 （1）tf ( )函数可用来输入系统的传递函数 该函数的调用格式为 G = tf ( num, den ); 其中num, den 分别为系统传递函数的分子和分母多项式系数向量。返回的G 为系统的传递函数形式。 但如果分子或分母多项式给出的不是完全的展开的形式，而是若干个因式的 乘积，则事先需要将其变换为完全展开的形式，两个多项式的乘积在MATLAB 下借 用卷积求取函数conv( )得出，其调用格式为： p=conv(p1,p2) MATLAB 还支持一种特殊的传递函数的输入格式，在这样的输入方式下，应该 先用s=tf(’s ’)定义传递函数算子，然后用数学表达式直接输入系统的传递函 数。 请自己通过下面两个例子来演示和掌握tf ()和s=tf(’s ’)算子这两种输 入方式。 例1 设系统传递函数 134223523423+++++++=s s s s s s s G 输入方式一：num = [1, 5, 3, 2]; den = [1, 2, 4, 3, 1]; %分子多项 式和分母多项式 G = tf ( num, den ) %这样就获得系统的数学模型G 输入方式二：s=tf(’s ’); G=( s^3 + 5* s^2 + 3* s + 2)/( s^4 + 2*s^3 + 4* s^2 + 3* s + 1) 任务一：将下列传递函数分别采用上面两种输入方式进行输入，并截图记录。 ① 432534++++=s s s s G
当科学家们使用计算机来试图预测复杂的趋势和事件时, 他们通常应用一类需要长串的随机数的复杂计算。设计这种用来预测复杂趋势和事件的数字模型越来越依赖于一种称为蒙特卡罗模似的统计手段, 而这种模拟进一步又要取决于可靠的无穷尽的随机数目来源。 蒙特卡罗模拟因摩纳哥著名的赌场而得名。它能够帮助人们从数学上表述物理、化学、工程、经济学以及环境动力学中一些非常复杂的相互作用。数学家们称这种表述为“模式”, 而当一种模式足够精确时, 他能产生与实际操作中对同一条件相同的反应。但蒙特卡罗模拟有一个危险的缺陷: 如果必须输入一个模式中的随机数并不像设想的那样是随机数, 而却构成一些微妙的非随机模式, 那么整个的模拟(及其预测结果)都可能是错的。 最近, 由美国佐治亚大学的费伦博格博士作出的一分报告证明了最普遍用以产生随机数串 的计算机程序中有5个在用于一个简单的模拟磁性晶体中原子行为的数学模型时出现错误。科学家们发现, 出现这些错误的根源在于这5个程序产生的数串其实并不随机, 它们实际上隐藏了一些相互关系和样式, 这一点只是在这种微小的非随机性歪曲了晶体模型的已知特 性时才表露出来。贝尔实验室的里德博士告诫人们记住伟大的诺伊曼的忠告:“任何人如果相信计算机能够产生出真正的随机的数序组都是疯子。” 蒙特卡罗方法（MC） 蒙特卡罗（Monte Carlo）方法： 蒙特卡罗（Monte Carlo）方法，又称随机抽样或统计试验方法，属于计算数学的一个分支，它是在本世纪四十年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。传统的经验方法由于不能逼近真实的物理过程，很难得到满意的结果，而蒙特卡罗方法由于能够真实地模拟实际物理过程，故解决问题与实际非常符合，可以得到很圆满的结果。这也是我们采用该方法的原因。 蒙特卡罗方法的基本原理及思想如下： 当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。这就是蒙特卡罗方法的基本思想。蒙特卡罗方法通过抓住事物运动的几何数量和几何特征，利用数学方法来加以模拟，即进行一种数字模拟实验。它是以一个概率模型为基础，按照这个模型所描绘的过程，通过模拟实验的结果，作为问题的近似解。可以把蒙特卡罗解题归结为三个主要步骤：构造或描述概率过程；实现从已知概率分布抽样；建立各种估计量。 蒙特卡罗解题三个主要步骤： 构造或描述概率过程： 对于本身就具有随机性质的问题，如粒子输运问题，主要是正确描述和模拟这个概率过程，对于本来不是随机性质的确定性问题，比如计算定积分，就必须事先构造一个人为的概率过程，它的某些参量正好是所要求问题的解。即要将不具有随机性质的问题转化为随机性质的问题。 实现从已知概率分布抽样： 构造了概率模型以后，由于各种概率模型都可以看作是由各种各样的概率分布构成的，因此产生已知概率分布的随机变量（或随机向量），就成为实现蒙特卡罗方法模拟实验的基本手段，这也是蒙特卡罗方法被称为随机抽样的原因。最简单、最基本、最重要的一个概率分布是(0,1)上的均匀分布（或称矩形分布）。随机数就是具有这种均匀分布的随机变量。随机数序列就是具有这种分布的总体的一个简单子样，也就是一个具有这种分布的相互独立的随机变数序列。产生随机数的问题，就是从这个分布的抽样问题。在计算机上，可以用物理方法产生随机数，但价格昂贵，不能重复，使用不便。另一种方法是用数学递推公式产生。这样
物流系统建模与仿真 实验报告 实验一基于电子表格的需求预测方法实验二基于Flexsim的排队系统模拟 专业: 班级： 姓名: 学号： 指导老师： 成绩： 2013--2014 学年第二学期
实验一基于电子表格的需求预测方法 一、实验简介 基于运筹学的物流需求预测与物流网点设施规划是物流系统建模的基础内容之一。在线性回归模型以及时间序列预测模型的求解过程中，Excel电子表格是有效的计算机仿真工具。属于验证性实验。 二、实验目的 1、掌握在Excel中建立指数平滑预测模型的方法； 2、掌握用Excel求解一元线性回归模型的方法（添加线性趋势线、回归分析报告）。 三、实验内容 1、“美食佳”公司半成品年销售量预测 “美食佳”餐饮连锁有限公司成立于1985年，20多年来经营稳定，创出了品牌。作为餐饮连锁企业，“美食佳”在抓好店内消费服务的同时，针对春节、“五一”、“十一”等几个大的节假日，推出了“美食佳”特色半成品的对外销售。表1显示了从1987年到2006年共20年间，每年“美食佳”特色半成品的销售量情况： 表1 要求： ①在平滑常数为0.25的情况下，用指数平滑法预测公司该产品在2007年的销售量。 ②寻找进行指数平滑预测时的最优平滑常数。 2、“家家有房”公司建筑许可证一元线性回归分析 “家家有房”开发公司准备开发房产，但是要想开发房产必须先拿到建筑许可证，现经过调查研究发现：建筑许可证数量主要与该地区人口的密度有关，如下表2所示：
表2 要求：建立一个能反映许可证颁发数量与人口密度之间的关系的回归模型，并预测当人口密度为7000时许可证的颁发数量。 四、实验步骤及结果 第一个小实验步骤及结果 1.打开excel 2013，把基本数据录入表格框内。 2.用平滑指数法计算当平滑常数为0.25时，2007年的销售数量。 利用“数据分析”工具中的指数平滑功能进行预测。“工具”--- “加载宏”，“加载宏”---“分析工具库”，然后单击“确定”按钮，将会在“工具”菜单下出现“数据分析”选项。“工具”--- “数据分析”，在出现的“数据分析”----“指数平滑”，如图：
摘要 随着科学技术的发展，计算机仿真技术呈现出越来越强大的活力，它大大节省了人力、物力和时间成本，在当今教学、科研、生产等各个领域发挥着巨大的作用。使用MATLAB和SIMULINK作为辅助教学软件，一方面可以摆脱繁杂的大规模计算；另一方面还可以使学生有机会自己动手构建模型，所花费的代价要远小于实际建模。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。 本文主要探究数字频带通信系统的各种传输方式的优良特性，分别为ASK、FSK、PSK、QPSK几种基本但是非常重要的方式，并通过使用MATLAB中SIMULINK功能对各种方式进行仿真，展示数字通信系统的工作过程，最后通过数字信号的分析可以得出各种数字通信方式的误码率，并且分析得出QPSK为最佳的传输方式。主要由于QPSK信号的相位是四个正交的点，这样相对别的方式拥有最好的欧氏距离，也就是说抗干扰能力最强，而且QPSK信号产生非常简单，所以QPSK在日常数字传输中得到广泛应用。 关键字:数字通信系统,Matlab,ASK,FSK,PSK,仿真.
Abstract With the development of science and technology, computer simulation technology becomes more and more powerful vitality, it saves the manpower, material resources and time , it plays an important role in the teaching, scientific research, production and other fields. MATLAB with its powerful function in simulation software in many science and engineering talent showing itself, it becomes the most popular international computing software tools. MATLAB not only has strong function and easy operation, the user can concentrates on the research questions, and it doesn't need to spend too much time on programming. MATLAB and SIMULINK are used as the auxiliary teaching software, one can get rid of the large-scale complicated computation; on the other hand, also can make the students have the opportunity to do-it-yourself model construction, the cost to be far less than the actual modeling. Simulink is Mathworks's famous Simulink simulation environment based on Matlab platform as a professional and functional simulation tool with powerful and simple operation, it has been favored by more and more engineering and technical personnel, it builds the modeling method building is simple and intuitive, and has been in various fields has been widely applied. The excellent properties of various transmission methods this paper mainly research on digital band communication system, respectively ASK, FSK, PSK, QPSK several basic but very important, and by using the SIMULINK function in MATLAB of various simulation, to show the reader the work process of digital communication system, finally, through the analysis of digital signal can be obtained. Rate of various digital communication mode, and analysis of the transmission mode of QPSK the best. Mainly due to the phase of the QPSK signal is four orthogonal, so relative to other ways to have the best Euclidean distance, that is to say the anti-interference ability is the strongest, and the QPSK signal generation is very simple, so
毕业设计（论文） 题目：组合装配体的CAD/CAM建模与 数控加工 学院：机电工程学院 专业班级：机械工程及自动化08级（3）班 指导教师：职称： 学生姓名： 学号：
摘要 Master CAM就是其中之一。MastermCAM是集于CAD与CAM于一体，是一套完整的CAD/CAM交互型图形集成系统，自诞生以来，得到了广泛应用，是目前世界上安装套数最多的CAD/CAM软件之一。目前在我国机械加工行业也是使用较普遍的一种软件，它可用于数控机床，数控铣床，数控镗床，加工中心，数控线切割机床等，而且能数用于多种数控装置的机床。可实现产品的设计，工程图绘制，2-5坐标的镗铣加工，车削加工。2-4坐标的切割加工，钣金下料等，该软件使用方便，容易掌握，被广泛用于机械制造业和模具行业的零件二维绘图三维设计，数控自动编程与加工。 本设计从实际出发，通过Mastercam X设计一个组合装配体零件，然后对整体零件凸模与凹模进行详细的工艺分析，走刀路径模拟和仿真加工过程。在完成此加工仿真典型实例的基础上，本文总结了基于MasterCAM软件进行模具加工仿真的一般方法，并对其进行了进一步的研究与探索。 CAM加工方案包括机床类型选择、刀具路径选择和加工参数设置；数控加工工艺包括加工方案的选择、毛坯材料的选择、毛坯结构尺寸与建模、工装夹具的设计和装配、刀具卡、切削用量的计算、量具选择与检验方法、热处理等。在仿真加工中对比了粗加工、半精加工和精加工的加工效果。 关键词：组合装配体，数控铣床，仿真加工，CAM，MastercamX
ABSTRACT MastermCAM is set in CAD and CAM at an organic whole, is a complete set of CAD/CAM interactive graphics integrated system, since its birth, to a wide range of applications, the world's most cycle of installed one of CAD/CAM software. In our country at present is mechanical processing industry is a more common use of a software, it can be used for numerical controlled machine, CNC milling machine, CNC and boring machine, processing center, nc wedm etc, and can count for a variety of numerical control device of machine tools. Can realize the design of the product, engineering chart drawing, 2-5 coordinates of boring and milling, turning processing. 2-4 coordinates of cutting processing, metal materials, the software is convenient to use, easy to master, is widely used in mechanical manufacturing and mould industry part 2 d graphics 3 d design, CNC automatic programming and processing. This design from reality, through the Mastercam X to design a combination of assembly parts, and then the whole part of convex die and the concave die for detailed process analysis, tool path simulation and Simulation of machining process. Upon completion of the machining simulation based on typical examples, this article summarized based on the MasterCAM software for mold processing general simulation method, and has carried on the further research and exploration. CAM processing scheme including machine type selection, the tool path selection and processing parameters Settings; Numerical control processing technology including processing scheme selection, blank material choice, the blank structure size and modeling, tooling/fixture design and assembly, cutting tools, cutting the amount of calculation card, measuring choice and inspection method, heat treatment, etc. In the simulation processing in contrast the rough machining, half finishing and finish machining processing effect.
浅析蒙特卡洛方法原理及应用 于希明 （英才学院1236103班测控技术与仪器专业6120110304） 摘要：本文概述了蒙特卡洛方法产生的历史及基本原理，介绍了蒙特卡洛方法的最初应用——蒲丰投针问题求圆周率，并介绍了蒙特卡洛方法在数学及生活中的一些简单应用，最后总结了蒙特卡洛方法的特点。 关键词：蒙特卡洛方法蒲丰投针生活应用 蒙特卡洛方法（Monte Carlo method），也称统计模拟方法，是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明，而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。它是以概率统计理论为基础, 依据大数定律( 样本均值代替总体均值) , 利用电子计算机数字模拟技术, 解决一些很难直接用数学运算求解或用其他方法不能解决的复杂问题的一种近似计算法。蒙特卡洛方法在金融工程学，宏观经济学，计算物理学（如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算）等领域应用广泛。 一、蒙特卡洛方法的产生及原理 蒙特卡洛方法于20世纪40年代美国在第二次世界大战中研制原子弹的“曼哈顿计划”计划的成员S.M.乌拉姆和J.冯·诺伊曼首先提出。数学家冯·诺伊曼用驰名世界的赌城—摩纳哥的Monte Carlo—来命名这种方法，为它蒙上了一层神秘色彩。在这之前，蒙特卡洛方法就已经存在。1777年，法国数学家蒲丰（Georges Louis Leclere de Buffon，1707—1788）提出用投针实验的方法求圆周率π。这被认为是蒙特卡洛方法的起源。 其基本原理如下：由概率定义知，某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算，当样本容量足够大时，可以认为该事件的发生频率即为其概率。因此，可以先对影响其可靠度的随机变量进行大量的随机抽样，然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数式，确定结构是否失效，最后从中求得结构的失效概率。蒙特卡洛法正是基于此思路进行分析的。 设有统计独立的随机变量Xi(i=1，2，3，…，k)，其对应的概率密度函数分别为fx1，fx2，…，fxk，功能函数式为Z=g(x1，x2，…，xk)。首先根据各随机变量的相应分布，产生N组随机数x1，x2，…，xk值，计算功能函数值Zi=g(x1，x2，…，xk)(i=1，2，…，N)，若其中有L组随机数对应的功能函数值Zi≤0，则当N→∞时，根据伯努利大数定理及正态随机变量的特性有：结构失效概率，可靠指标。 二、蒲丰投针问题 作为蒙特卡洛方法的最初应用, 是解决蒲丰投针问题。1777 年, 法国数学家蒲丰提出利用投针实验求解圆周率的问题。设平面上等距离( 如为2a) 画有一些平行线, 将一根长度为2l( l< a) 的针任意投掷到平面上, 针与任一平行线相交的频率为p 。针的位置可以用针的中心坐标x 和针与平行线的夹角θ来决定。任意方向投针, 便意味着x与θ可以任意取一值, 只是0≤x ≤a, 0≤θ≤π。那么, 投针与任意平行线相交的条件为x ≤ l sinθ。相交频率p 便可用下式求