下载文档原格式
系统建模与仿真全要点复习一、概念系统建模是指使用适当的抽象方法，将真实世界的系统抽象为一组数学模型和图形模型，以便进行问题分析和求解的过程。
仿真是对系统模型进行实验和模拟，以获取对系统行为和性能的认识。
二、目的和方法1.目的：系统建模与仿真的主要目的是帮助我们理解和分析复杂系统，在实际应用中可以用来优化系统设计、评估系统性能、指导决策等。
2.方法：系统建模与仿真的方法包括系统抽象、建立数学模型、选择合适的仿真工具、进行仿真实验和结果分析等。
三、建模语言和工具1. 建模语言：建模语言是描述系统模型的形式语言，常用的建模语言有UML（统一建模语言）、SysML（系统建模语言）等。
2. 建模工具：建模工具是用来支持系统建模与仿真的软件工具，常用的建模工具有MATLAB/Simulink、Arena、AnyLogic等。
四、建模过程1.定义问题：明确系统建模与仿真的目的，并明确需要解决的问题或疑问。
2.收集数据：收集与系统有关的数据，包括系统的输入、输出和相关参数等。
3.建立模型：根据收集到的数据，选择适当的建模语言和工具，建立系统的数学模型和图形模型。
4.进行仿真实验：使用建立的模型进行仿真实验，在仿真中可以设置不同的参数和条件，观察系统的行为和性能。
5.分析结果：根据仿真实验的结果，分析系统的行为和性能，解决问题或寻找优化方案。
五、常用的系统建模方法1. 离散事件仿真（Discrete Event Simulation，DES）：用事件驱动的方法对系统进行建模和仿真，适用于描述复杂系统的动态行为。
2. 连续系统仿真（Continuous System Simulation，CSS）：用微分方程或差分方程描述系统的动态行为，适用于描述连续系统。
3. 混合仿真（Mixed Simulation）：将离散事件仿真与连续系统仿真相结合，适用于描述既有离散事件又有连续行为的系统。
六、系统建模与仿真应用领域七、系统建模与仿真的优势1.易于理解和分析：通过系统建模和仿真可以将复杂系统的行为和性能可视化，帮助人们更容易理解和分析系统。
1.信息时代认识世界（科学研究）的三种方法是：理论研究、（_实验研究_）、（__仿真___）。
2.根据系统状态随时间变化是连续性还是间断性的，可将系统划分为（_连续系统_）、（__离散系统__）。
3.系统仿真中的三个基本概念是系统、（__模型_）、仿真。
4.拟对某系统进行研究，首先要对系统作出明确的描述，即确定系统各个要素：实体、属性、活动、（__状态_）、（_事件___）。
•阶段性知识测试5.系统仿真有三个基本的活动，即系统建模、仿真建模和（__仿真实验__），联系这三个活动的是系统仿真的三要素，即系统、模型和计算机（硬件和软件）。
6.系统仿真的一般步骤是：（1）调研系统，明确问题、（2）（___设立目标，收集数据__）、（3）建立仿真模型、（4）编制程序、（5）运行模型，计算结果、（6）（_统计分析，进行决策__）•阶段性知识测试7.仿真软件发展经历了四个阶段（1）高级程序语言阶段；（2）仿真程序包、初级仿真语言阶段；（3）商业化仿真语言阶段；(4)（_一体化建模与仿真环境_）阶段。
8.常用的仿真软件有Arena、Automod、MATLAB、Promodel、（__WITNESS______）、（______FLEXSIM___）。
9.求解简单系统问题的“原始”方法是（___解析解决____），借助（___实验__）可大大提高该方法的效率和精度。
•阶段性知识测试10.排队系统可简化表示为A/B/C/D/E。
其中A为到达模式；B为（服务模式）、C为服务台数量、D为系统容量；E为排队规则。
11.常见的排队规则有：先到先服务、后到后服务、优先级服务、最短处理时间优先服务、随机服务等。
请以连线方式将下列排队规则名称的中英文对照起来。
先进先出FIFO后进先出LIFO随机服务SIRO最短处理时间优先SPT优先级服务PR•阶段性知识测试12.模型中，习惯称实体为成分。
成分可分为主动成分和被动成分。
请问排队系统中的随机到达的顾客属于（主动）成分（主动/被动）。
1在系统建模方面，现代仿真技术提出了用仿真方法确定实际系统的模型。
物理模型：是一类具有某种实物物理特征的模型，如各种缩比实物模型以及各种物理效应设备。
数学模型：是采用数学语言对系统或实体内的运动规律及与外部的作用关系进行抽象或对其本质特征进行的描述。
仿真是通过模型的驱动来实现的，也可以视为是以数据为中心利用消息传递来实现的一种活动，数据是构建仿真模型的基本元素。
2在仿真建模方面，现代仿真技术采用模型与实验分离技术，即模型的数据驱动(data driven)。
现代仿真技术将模型又分为参数模型和参数值两部分，参数值属于实验框架的内容之一。
这样，模型参数与其对应的参数模型分离开来。
仿其实验时，只需对参数模型赋予具体参数值，就形成了一个特定的模型，从而大大提高了仿真的灵活性和运行效率。
仿真的基本概念框架：建模—实验-分析。
系统的三要素:实体，属性，活动。
系统仿真的三个基本活动：系统建模、仿真建模、仿真实验，系统仿真三要素：系统、模型、计算机3在仿真实验方面，现代仿真技术将实验框架与仿真运行控制区分开来。
一个实验框架定义一组条件，包括：模型参数、输入变量、观测变量、初始条件、终止条件、输出说明。
将输出函数的定义也与仿真模型分离开来。
这样，当需要不同形式的输出时，不必重新修改仿真模型，甚至不必重新仿真运行。
4：①按所用模型的类型：物理仿真、数学仿真、半实物仿真；②按所用计算机的类型：模拟计算机仿真、数字计算机仿真和数字模拟混合仿真；③按仿真对象中的信号流：连续系统仿真和离散系统仿真；④按仿真时间与实际时间的比例关系：实时仿真（仿真时间标尺等于自然时间标尺）、超实时仿真（小于）和亚实时仿真（标尺大于）物理仿真：按照真实系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行实验。
数学仿真：采用层次化、模块化的方法建立真实系统的全部数学模型、选择合理的算法，按照软件工程规范建立仿真模型、编写源代码，并在计算机上运行、实验。
复习资料系统建模与仿真引言在现代教育中，复习资料的准备对学生的学习效果有着重要的影响。
随着技术的不断发展，系统建模与仿真的应用在教育领域也日益普及。
本文将探讨复习资料系统建模与仿真的概念、方法和应用，并分析其对学生学习效果的影响。
一、概述1.1 复习资料系统建模的定义复习资料系统建模是指利用计算机技术和系统理论，对复习资料进行分析、设计和建模，以提高学生的复习效果。
1.2 复习资料仿真的定义复习资料仿真是指通过模拟和模仿复习情境，帮助学生进行真实的复习体验，以提高他们的自主学习能力和复习效果。
二、复习资料系统建模的方法2.1 数据收集与分析在进行复习资料系统建模之前，需要对学生的学习需求和现有的复习资料进行详细的调查和分析。
通过收集和分析相关数据，可以确定系统中需要考虑的因素和功能。
2.2 系统设计与建模根据前期的数据分析结果，设计和建模一个符合学生需求的复习资料系统。
系统的设计应包括功能模块的划分、界面设计、数据结构等方面。
2.3 系统测试与优化系统设计完成后，需要进行系统测试和优化，以确保系统的稳定性和可用性。
在测试过程中，可以通过收集用户反馈和系统性能指标来指导系统的优化工作。
三、复习资料仿真的应用3.1 虚拟实验室通过建模和仿真技术，可以将实验室的环境和实验过程模拟到计算机中，使学生可以在虚拟实验室中进行实验操作和观察。
这种方法可以帮助学生更好地理解实验原理和提高实验技能。
3.2 虚拟课堂利用建模和仿真技术，可以搭建一个虚拟的课堂环境，学生可以在其中进行在线讨论、参与小组活动等。
这种虚拟课堂的模式可以增加学生的参与度和互动性，提高学习效果。
3.3 个性化学习通过建模和仿真技术，可以为每个学生根据其学习能力和需求定制个性化的复习资料和学习计划。
这种个性化学习的模式可以更好地满足学生的学习需求，提高学生的自主学习能力。
四、复习资料系统建模与仿真对学习效果的影响复习资料系统建模与仿真可以提供更丰富、更灵活的学习环境，对学生学习效果有以下几个方面的影响：4.1 提高学习动机通过建模和仿真技术，可以创造出一种真实的学习情境，激发学生的学习兴趣，增强学生的主动性和积极性。
第一章习题1-1什么是仿真？它所遵循的基本原则是什么？答：仿真是建立在控制理论，相似理论，信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,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试验，并借助专家经验知识，统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究，进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1-2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别?各有什么特点?答：解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析，计算。
它是一种纯物理意义上的实验分析方法,在对系统的认识过程中具有普遍意义。
由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响，其应用往往有很大局限性.仿真法基于相似原理，是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法.1-3数字仿真包括那几个要素？其关系如何？答: 通常情况下，数字仿真实验包括三个基本要素，即实际系统，数学模型与计算机。
由图可见，将实际系统抽象为数学模型，称之为一次模型化，它还涉及到系统辨识技术问题,统称为建模问题；将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型，称之为二次模型化，这涉及到仿真技术问题，统称为仿真实验.1—4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低？其优点如何?.答：由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰,模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点：（1）描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
（2）仿真速度极快，失真小，结果可信度高。
（3）能快速求解微分方程.模拟计算机运行时各运算器是并行工作的，模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关.（4）可以灵活设置仿真试验的时间标尺，既可以进行实时仿真，也可以进行非实时仿真.（5）易于和实物相连。
1-5什么是CAD技术？控制系统CAD可解决那些问题？答：CAD技术，即计算机辅助设计（Computer Aided Design)，是将计算机高速而精确的计算能力,大容量存储和处理数据的能力与设计者的综合分析，逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以加快设计进程，缩短设计周期，提高设计质量的技术.控制系统CAD可以解决以频域法为主要内容的经典控制理论和以时域法为主要内容的现代控制理论。
建模仿真复习要点一、试卷题型判断题 2分 * 10 （错误需改正！！！）填空 2分 *10名词解释 5分 * 4简答 10分 * 2分析计算 10分 * 2二、章节分布三、复习范围判断、填空：全都是在书本内容里出！剩下的没探到多少口风啊，各位按章节分布复习吧…名词解释：以下是老师给出的复习范围，要求解释得较全面。
答案是结合书本和PPT的，纯粹现成制作的，大家看着办吧~离散事件系统仿真（第一章P2）它所模拟的系统的状态变量随一个个事件的发生而在特定的时间点离散变化，系统的状态变化是由（往往是随机发生的）事件驱动的。
如排队系统中队列长度是随顾客到达、顾客离开等事件离散变化的，也称离散事件仿真。
连续系统仿真（第一章P2）它所模拟的系统的状态变量随时间连续变化。
如温控系统中的温度是连续变化的，也称连续仿真。
实体（第二章P23）实体是被加工、处理或服务的对象，它们在系统中移动、改变形态、影响其它实体及系统状态，并影响着系统性能。
层级模块（第二章P31）层级功能可以将一些基本的建模结构(例如一群连接的模块) 封装为一个单个的、高级的结构，即层级模块。
这一类的高级结构可继续封装为一个单个的更高级的结构，从而可降低模型的复杂性。
方程（第四章P119）方程就是一系列用来对一个或者多个输入变量进行计算，输出一个或者多个输出变量的命令（第四章P111）在需要编程进行复杂逻辑建模时，需要使用基于方程的模块，基于方程的模块可以根据在其对话框中输入的ModL代码来进行计算。
有三种基于方程的模块：Equation模块（Value库）Equation(I)模块（Item库）Queue Equation模块（Item库）这些模块可以访问1000种内部函数，并可以在其对话框中编写程序，这里将编写的程序称为方程（Equation）。
仿真优化（第七章P143）貌似不在分布范围内，各位自行斟酌仿真优化（Simulation Optimization）是指寻找最佳的参数值，以使得目标性能最优。
《系统建模与仿真》复习题样例一、单项选择题(每题0.5分,共32题)1、WITNESS建模过程中，需要修改布局窗口的名称和背景颜色，可以通过下列哪个菜单操作完成（）。
----序号473A、VIEW->Screen EditorB、Window->Interact BoxC、Window->ControlD、Window->Designer Elements2、在程序执行时，根据不同的条件，选择执行不同的程序语句，用来解决有选择、有转移的诸多问题的结构是.（）。
----序号237A、顺序结构B、循环结构C、分支结构D、模块结构3、零件（part）到达系统的时间间隔规律在零件详细设计对话框的（）中进行设置。
----序号148A、typeB、first arrivalC、inter arrivalD、to4、机器（machine）元素的静态显示图标是由（）显示项目确定的----序号99A、nameB、iconC、styleD、text5、图标代表的是那种类型的元素（）。
----序号461A、FluidB、PipeC、ProcessorD、Tank6、在Index型输送链中对其长度进行设置需要在conveyor详细设计对话框中的（）进行设置。
----序号168A、length in partsB、index timeC、actions on finishD、from7、如果要对容器的轮廓进行可视化设计以便能看到流体经过该容器，我们需要对容器的（）属性进行设置。
----序号309A、tankB、contentsC、mixD、laborqueue8、一系统中有一流体（fluid）元素oil，系统运行100min后检查该流体在某一处理器Processor 中的在制品库存，所用到的函数是（）。
----序号301A、VcontsB、VwipC、VinD、Vout9、下列哪个图标表示作业员Labor元素（）。
1、系统定义：按照某些规律结合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总体.模型就是为了某种目的，用字母、数学及其它数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构表达式。
仿真就是通过建立实际系统模型并利用所建模型对实际系统进行实验研究的过程。
关系：系统是研究的对象，模型是系统的抽象，仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。
2、相似理论原理：（1）同序结构原理：任何系统都有一定的序结构，序结构的规律形成系统的有序结构。
（2）信息原理：系统序结构的形成和演化与系统的信息作用有关。
（3）支配原理：受相同自然规律支配的系统间存在一定的相似性。
3、相似原理用于仿真时，对仿真建模方法的三个基本要求：稳定性，准确性，快速性。
4、系统仿真有哪些类型：（1）、根据模型的物理属性分类：物理仿真、数学仿真、半实物仿真。
（2）、根据仿真计算机类型分类：模拟计算机仿真、数字计算机仿真、数字模拟混合仿真。
（3）、根据仿真时钟与实际时钟的比例关系分类：实时仿真、亚实时仿真、超实时仿真。
（4）、根据系统模型的特性分类：连续系统仿真、离散事件系统仿真。
5、仿真技术的应用：航天航空、武器、电力、交通运输、通信、化工、核能等各个领域。
在社会经济系统、环境生态系统、能源系统、生物医学系统教育训练系统也得到广泛应用。
6、连续系统的数学模型有哪几种，各有什么特点？有三种：连续时间模型、离散时间模型及连续-离散混合模型。
连续时间模型的特点：一个系统的输入量u(t),输出量y(t),系统的内部状态变量x(t)都是时间的连续函数。
离散时间模型的特点：一个系统的输入量、输出量及其内部状态变量是时间的离散函数，即为一时间序列：{u(kT)},{y(kT)},{x(kT)},其中T为离散时间间隔。
连续-离散混合模型：一个系统，它的环节中有的环节的状态变量是连续变量，有的环节的状态变量是离散变量。
例如用数字计算机控制连续对象所组成的计算机控制系统就属于这种系统。
第五章系统仿真及系统动力学方法第一节系统仿真概述一、概念及作用1、基本概念所谓系统仿真，就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数学方程的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。
2、系统仿真的实质(1)它是一种对系统问题求数值解的计算技术。
尤其当系统无法建立数学模型求解时，仿真技术却能有效地来处理这类问题。
(2)仿真是一种人为的试验手段，进行类似于物理实验、化学实验那样的实验。
它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。
这是仿真的主要功能。
(3)在系统仿真时，尽管要研究的是某些特定时刻的系统状态或行为，但仿真过程也恰恰是对系统状态或行为在时间序列内全过程进行描述。
换句话说，仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。
3、系统仿真的作用(1)仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。
尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。
(2)对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。
(3)通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。
(4)通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。
二、系统仿真方法系统仿真的基本方法是建立系统的结构模型和数学模型，并将其转换为适合在计算机上编程的仿真模型，然后对模型进行仿真实验。
由于连续系统和离散(事件)系统的数学模型有很大差别，所以系统仿真方法基本上分为两大类，即连续系统仿真方法和离散系统仿真方法。
连续系统是指系统中的状态变量随时间连续地变化的系统。
由于连续系统数学模型主要描述每一实体的变化速率，故数学模型通常是由微分方程组成。
