第2章 系统仿真的基本知识

电子系统仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子系统仿真的基本概念、原理和方法。

2. 学生能掌握使用至少一种电子系统仿真软件进行电路设计和分析。

3. 学生能解释仿真结果，并理解其在电子工程中的应用。

技能目标：1. 学生能运用所学知识，独立设计简单的电子电路并进行仿真。

2. 学生能通过仿真软件分析电路性能，优化设计方案。

3. 学生能撰写规范的电子系统仿真报告，展示其设计思路和成果。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子工程的兴趣，增强探索精神和创新意识。

2. 学生在团队协作中提高沟通能力，培养合作精神。

3. 学生通过电子系统仿真课程，认识到科技发展对生活的影响，增强社会责任感。

课程性质：本课程为实践性较强的电子工程专业课程，结合理论教学和实际操作，培养学生具备电子系统设计和仿真能力。

学生特点：学生为高年级本科生，已具备一定的电子电路基础和计算机操作能力。

教学要求：结合学生特点，课程要求学生掌握电子系统仿真的基本知识和技能，通过实践操作，提高学生的实际工程能力。

教学过程中，注重引导学生主动探索、积极思考，培养学生解决实际问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电子系统仿真基本理论：介绍电子系统仿真的概念、原理和分类，使学生理解仿真的基本过程和方法。

教材章节：第一章 电子系统仿真基础2. 仿真软件操作与应用：讲解常用电子系统仿真软件的功能、操作方法，引导学生掌握至少一种仿真软件。

教材章节：第二章 仿真软件及其操作3. 电路设计与仿真分析：结合实际案例，教授如何使用仿真软件进行电路设计、搭建和性能分析。

教材章节：第三章 电路设计与仿真4. 电路优化与调试：介绍电路优化方法，教授如何根据仿真结果调整电路参数，提高电路性能。

教材章节：第四章 电路优化与调试5. 仿真报告撰写：教授仿真报告的撰写规范，要求学生撰写规范的报告，展示其设计思路和成果。

简述系统仿真的基本步骤
系统仿真是一种通过建立模型来模拟真实系统行为的技术。

它可以用于评估系统性能、预测系统行为、优化系统设计等方面。

系统仿真的基本步骤如下：
1. 定义问题：明确系统仿真的目的和范围，确定需要模拟的系统和需要关注的指标。

2. 建立模型：根据问题定义，选择合适的建模方法，如数学模型、计算机模拟模型等，建立系统的模型。

3. 模型验证：对模型进行验证，确保模型的准确性和可靠性。

这可以通过与真实系统的实验数据进行比较来实现。

4. 参数设置：确定模型的参数，并根据问题定义设置合理的参数值。

5. 仿真运行：运行仿真模型，收集和分析仿真结果。

6. 结果分析：对仿真结果进行分析，评估系统的性能和行为，并与问题定义进行比较。

7. 优化设计：根据仿真结果，对系统设计进行优化，以提高系统性能和效率。

8. 结果验证：对优化后的系统进行再次仿真，验证优化效果。

以上是系统仿真的基本步骤，在实际应用中，可能会根据具体情况进行调整和扩展。

系统仿真需要综合运用数学、计算机科学、工程学等多学科知识，是一项复杂而重要的技术。

《建模与仿真》教学大纲课程名称：建模与仿真课程代码：INDE2038课程性质：专业选修课程学分/学时：2学分/36学时开课学期：第七学期适用专业：工业工程先修课程：概率统计、C语言程序设计后续课程：毕业设计开课单位：机电工程学院课程负责人：大纲执笔人：杨宏兵大纲审核人：一、课程性质和教学目标《建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的专业课程之一。

学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。

本课程的教学目标是培养学生的设计能力、创新能力和工程意识。

课程以制造型生产企业为核心，通过理论教学和实践环节相结合，阐述了离散事件系统建模与仿真技术在生产企业分析中的基本原理和方法。

其内容涉及计算机仿真技术在生产系统分析中的作用和原理、仿真软件的介绍，重点介绍排队系统、库存系统、加工系统以及输入、输出数据分析。

本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理；并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能；使学生了解计算机仿真的基本步骤。

二、课程教学方法1、启发式课堂讨论针对关键知识点、典型题和难题，通过教师提问，鼓励学生回答问题或请到讲台前做题，并请其他学生评判或提出不同的答案或不同的解决方法。

目的是加强学生自主学习的能力和判断能力，培养主动思考的习惯，启发学生的探索精神。

2、重视在教学中加强知识演进的逻辑规律的讲解提高学生的逻辑思维能力，培养学生分析问题、解决问题的能力。

3、加强计算机辅助设计、分析将Flexsim仿真软件引入教学中。

应用计算机辅助设计、分析，能方便的改变系统结构参数，认识复杂系统的动态响应。

三、课程教学内容及学时分配第一章概论（2课时）教学目的：了解系统仿真技术的发展历史；掌握系统仿真技术的特点；理解系统仿真的应用；掌握系统仿真的优势与局限性；熟悉系统仿真的相关技术；了解系统仿真的研究热点和发展方向；教学重点：系统仿真的应用；系统仿真的优势与局限性；系统仿真的相关技术；教学难点：系统仿真的应用；第二章系统仿真基本知识（6课时）教学目的：了解生产系统的基本特征；理解掌握系统、系统模型、系统仿真等建模与仿真相关的基本概念；了解系统仿真的类型；理解离散系统与连续系统的区别；熟悉生产系统建模的方法与仿真研究的步骤；深入理解排队论的基本概念，熟悉排队系统的组成与排队模型的分类，掌握到达模式与服务机构刻画的参数，熟悉排队规则与队列的度量；熟悉几种常用的到达时间间隔和服务实践的理论分布（定长分布、泊松分布、埃尔朗分布、正态分布等）；掌握M/M/1排队系统与M/M/C排队系统的分析；掌握库存系统模型；熟悉库存系统；掌握库存系统模型；熟悉库存系统仿真及仿真结果分析；教学重点：系统、系统模型、系统仿真等建模与仿真相关的基本概念；离散系统与连续系统的区别；生产系统建模的方法与仿真研究的步骤；排队论的基本概念，排队系统的组成与排队模型的分类；几种常用的到达时间间隔和服务实践的理论分布（定长分布、泊松分布、埃尔朗分布、正态分布等）；M/M/1排队系统与M/M/C排队系统的分析；库存系统仿真方法；教学难点：系统、系统模型、系统仿真等建模与仿真相关的基本概念；离散系统与连续系统的区别；排队论的基本概念；M/M/1排队系统与M/M/C排队系统的分析；库存系统仿真；第三章随机数与随机变量（3课时）教学目的：理解掌握随机变量（离散、连续），以及连续随机变量的密度函数的概念；掌握随机变量的数字特征；理解掌握随机数的概念，熟悉产生连续均匀分布随机数的几种方法，掌握计算机产生随机数的方法；熟悉随机数的统计检验；掌握各种离散分布随机数的产生方法；熟悉非均匀连续分布随机数及其产生方法。

系统建模与仿真实验指导书南京财经大学2010．12目录第一章WITNESS简介.................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1 Witness 2008 用户界面 .................................................................................... 错误!未定义书签。

1.2 WITNESS建模元素.......................................................................................... 错误!未定义书签。

1.3 WITNESS建模与仿真过程.............................................................................. 错误!未定义书签。

第二章Witness随机分布函数 ...................................................................................... 错误!未定义书签。

2.1 伪随机数流PRNS ............................................................................................ 错误!未定义书签。

2.2 随机分布函数详解........................................................................................... 错误!未定义书签。

第1章概论了解：系统仿真的发展史、特点、应用、相关技术；系统仿真是建立在系统理论、控制理论、相似理论、数理统计、信息技术和计算机技术等理论基础之上，以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假想的系统进行实验，并借助于专家经验知识、统计数据和系统资料对实验结果进行分析研究，做出决策的一门综合性和实验性的学科。

现代仿真技术的特点可归纳为以下几点:（1）系统仿真技术是一门通用的支撑性技术。

（2）系统仿真技术学科的发展具有相对的独立性，同时又与光、机、电、声，特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。

（3）系统仿真技术的发展与应用紧密相关。

（4）系统仿真技术应用正向全系统、系统全生命周期、系统全方位管理发展，这些都基于仿真技术的发展。

仿真本质上是一种知识处理的过程，典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真实验和数据分析处理等用系统仿真方法研究物流系统可以分为以下几类:（1）物流过程的仿真研究。

（2）物流管理的仿真研究。

（3）物流成本的仿真研究。

相关技术：1.建模与仿真方法学；2.仿真算法3.仿真软件；4.仿真计算机/仿真器5.虚拟现实技术；6.分布仿真技术理解：系统仿真技术定义、主要分类。

系统仿真技术是模型（物理的、数学的或非数学的）的建立、验证和实验运行技术连续系统仿真、离散事件系统仿真、物理仿真、数学仿真第2章系统仿真的基本知识理解：连续系统仿真与离散事件系统仿真的区别；排队系统的基本概念；离散事件系统仿真的基本步骤。

比较离散事件系统与连续系统可以看出两者存在如下几方面的区别：（1）时间基。

连续系统的时间基是一个确定的值。

离散事件系统的时间基则是可变的，而且随着时间基的变化，仿真结果也各不相同。

（2）输入变量和输出变量。

连续系统的输入变量通常是一个确定性变量；而离散事件系统的变量往往带有随机性，因此离散事件系统的模型也被称为随机模型。

输出变量与输入变量情况相同。

【关键字】系统《建模与仿真》课程教学大纲(Modeling and Simulation)课程编码：学分：2.5总学时：40适用专业：工业工程先修课程：生产计划与控制、工程统计学、工程数学、运筹学、计算机编程技术一、课程的性质、目的和任务《建模与仿真》是面向工程实际的应用型课程，是工业工程系的主导课程之一。

学生通过本课程的学习能够初步运用仿真技术来发现生产系统中的关键问题，并通过改进措施的实现，提高生产能力和生产效率。

本课程的目的是要求学生通过学习、课堂教育和上机训练，能了解如何运用计算机仿真技术模拟生产系统的布置和调度管理。

并熟悉和掌握计算机仿真软件的基本操作和能够实现的功能。

使学生了解计算机仿真的基本步骤。

结合本课程的特点，使学生掌握或提高系统化分析问题和解决问题的能力,为系统化管理生产打下根底。

二、教学基本要求具体在教学过程中要求学生应该达到：1.全面了解本课程的性质与任务、框架内容以及理论和方法；2.掌握仿真的概率统计根底知识。

3.掌握供理论模型建模方法。

4.掌握仿真模型的设计与实现方法。

5.熟练应用建模理论,对排队系统、库存系统、加工制造系统进行建模仿真。

三、教学内容与学时分配离散事件系统仿真是仿真技术的重要领域，在规划论证、方案评估、计划调度、加工制造、产品试验、生产培训、训练模拟、管理决策等方面得到广泛应用。

本课程深入地介绍了离散事件系统建模仿真的理论、方法和技术，突出对理论建模方法和计算机实现技术的讲解，对离散事件系统建模仿真的发展和应用情况做了比较详尽的介绍。

具体教学内容如下：第一章绪论 4学时本章分析了系统和制造系统定义、组成与特点，介绍了系统建模与仿真的基本概念和使用步骤，并给出应用案例。

本章教学目标：本章教学基本要求：了解常用术语及常用的仿真软件，了解仿真技术的的发展状况及应用。

理解系统与制造系统的定义及系统建模与仿真的概念及系统、模型与仿真之间的关系。

掌握制造系统建模与仿真的基本概念及基本步骤。

1.******第一章************2.系统的基本属性：整体性、相关性。

3.系统的三个研究方面、实体（存在于系统中的每一项确定的物体）、属性（实体所具有的每一项有效的特征）、活动（导致系统状态发生变化的一个过程）。

4.系统模型：是对实际系统的一种抽象，是系统本质的表述，是人们对客观世界反复认识、分析，经过多级转化，整合等相似过程而形成的最终结果，它具有与系统相似的数学描述或物理属性，以各种可用的形式，给出研究系统的信息；5.模型的作用：一、提高人们对现实系统的认识（模型具有通信，思考，理解三个层次）；二、提高人们对现实系统决策的能力（管理，控制，设计三个层次）；6.系统仿真可分为实体模型和数学模型，数学模型包括原始系统数学模型（概念模型，正规模型）和仿真系统数学模型（连续系统模型和离散事件系统模型）7.离散事件系统、集中参数系统、分布参数系统研究方法：控制论。

8.离散事件系统研究方法：排队论。

9.数学建模的任务：确定系统模型的类型、建立系统模型结构、给定相应参数。

10.建模所遵循的原则：模型的详细程度和精确度必须与研究目的相匹配，要根据所研究的问题的性质和所要解决问题来确定对模型的具体要求。

11.建模三要素：目的，方法，验证。

建模的途径：演绎法、归纳法；12.仿真研究的三要素：对仿真问题的描述，行为产生器，模型行为及其处理。

13.数学建模信息源：建模目的，先验知识，实验数据。

14.系统仿真概念：以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机、仿真器和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或者设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术。

15.仿真的作用：1优化系统设计。

2对系统或系统的某一部分进行性能评价。

3节省经费。

4重现系统故障，以便判断故障产生的原因。

5可以避免试验的危险性。

6进行系统抗干扰性能的分析研究。

7训练系统操作人员。

8为管理决策和技术决策提供依据。

第二章(1) SCADA/EMS系统的概述SCADA/EMS系统功能概述系统结构及软硬件配置SCADA/EMS的支撑系统SCADA/EMS前置机系统画面调用及浏览器功能SCADA功能第一节SCADA/EMS功能概述SCADA最基本的功能：数据采集和监视控制。

1.1 子系统划分1、支撑平台子系统包括：数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行管理等。

2、SCADA子系统包括：数据采集、数据传输及处理、计算与控制、人机界面及告警处理等。

3、PAS子系统包括：网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功优化、故障分析及短期负荷预报等。

4、AGC/EDC子系统自动发电控制和在线经济调度（AGC/EDC）。

5、调度员仿真培训系统包括：电网仿真、SCADA/EMS系统仿真和教员控制机。

6、调度员管理信息子系统（DMIS）属于办公自动化的一种业务管理系统，通常不归入SCADA/EMS系统，但与调度自动化系统关系非常密切。

1.2 主流系统1、NARI2、电科院3、东方电子4、ABB5、SIEMENS第二节SCADA/EMS的软硬件配置2.1 系统结构网络及硬件特点：三网机制调度自动化专用双网＋MIS网主网为100M平衡负荷双网智能化100M堆叠式交换机，交换式通道，可扩展双服务器＋磁盘阵列：构成热备份系统，具备负荷平衡能力。

支持双网访问商用数据库。

集成其他符合国际标准的实时数据库。

通过MIS服务器或网桥与MIS网连接。

2.2 主网各节点功能简介1、系统服务器运行商用数据库管理系统负责保存所有历史数据、基础信息，如电网设备基本信息，地理信息，用户信息等，以及其他运行数据。

利用数据库引擎进行查询和统计双机热备：双机共用磁盘阵列，分别运行数据库管理系统。

2、SCADA工作站双机热备：独立运行。

运行SCADA软件及AGC/EDC软件通过终端服务器接收厂站RTU信息承担前置系统信息处理（如标度变换、越限处理）和信息流优化功能完成基本SCADA功能和AGC/EDC的控制和显示功能实现双机、双通道的自动/手动切换3、PAS工作站运行电力系统高级应用软件。

《物流系统优化与仿真》课程教学大纲—、课程基本信息课程代码：课程名称：物流系统优化与仿真英文名称：Logistics system optimization and simulation课程类别：专业课学时：32学分：2适用对象：物流管理专业考核方式：考查先修课程：物流学二、课程简介物流系统优化是实现物流管理LI标、体现物流管理效率与效益的必要过程和手段。

物流系统优化主要有运筹学方法、智能优化方法和模拟仿真法三种方法。

运筹学优化方法一般是建立在一个物流系统的数学模型基础之上的，智能优化方法为复杂物流管理决策问题提供了重要的可行性解决方案。

系统仿真是根据被研究的系统模型，利用讣算机进行实验研究的方法，U前仿真技术是分析、研究复杂物流系统的重要工具，也成为物流工程技术人员的一项重要技能。

本课程力求从物流系统优化与仿真的各个方面进行比较全面的介绍。

即强调优化和仿真的方法学和技术，乂立足于物流系统的管理决策问题的解决。

Logi stics system optimization is the necessary processes and measures to reach the objective of Logistics Management, represent the effectiveness and benef it of Log i stics Management. There are three main methods of Logi stics system optimization which are operation research, inteI Iigent optimization, and system Simulation. Operation research i s genera I Iy construeted on the mathematics mode I of a logi stics system. I nteI Ii gent optimization prov i des solution for comp Ii cated logi stics dec i s i on. System simulation i s a exper imentai study method based on computer and the prob Iem mode I that researched. At prese nt, sys tem Simula tion is a n important tool to ana I yze and study the comp Iicated logi stics system, and a I so an important skill for Iog i stics eng i neer. Th i s curr i cuIum has a comprehens i ve i ntroduction of Iog i stics system optimization and Simulation, emphas i ze on the method ofoptimization and Simulation, and so Ive the prob Iem of logi stics dec i s i on as well.三、课程性质与教学目的课程性质：《物流系统优化与仿真》是物流管理专业的一门专业选修课，是一门根据被研究的物流问题建立物流系统模型，利用计算机进行实验研究的仿真方法，是分析、研究复杂物流系统的重要工具。