系统建模与仿真-第4次课--第2章
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第1章建模与仿真的基本概念参照P8例子,列举一个你相对熟悉的简单实际系统为例,采用非形式描述出来。
第2章建模方法论1、什么是数学建模形式化的表示?试列举一例说明形式化表示与非形式化表示的区别。
模型的非形式描述是说明实际系统的本质,但不是详尽描述。
是对模型进行深入研究的基础。
主要由模型的实体、包括参变量的描述变量、实体间的相互关系及有必要阐述的假设组成。
模型的非形式描述主要说明实体、描述变量、实体间的相互关系及假设等。
例子:环形罗宾服务模型的非形式描述:实体CPU,USR1,…,USR5描述变量CPU:Who,Now(现在是谁)----范围{1,2,…,5}; Who.Now=i表示USRi由CPU服务。
USR:Completion.State(完成情况)----范围[0,1];它表示USR完成整个程序任务的比例。
参变量X-----范围[0,1];它表示USRi每次完成程序的比率。
i实体相互关系(1)CPU 以固定速度依次为用户服务,即Who.Now为1,2,3,4,5,1,2…..循环运行。
X工作。
假设:CPU对USR的服务时间固定,不(2)当Who.Now=I,CPU完成USRi余下的iX决定。
依赖于USR的程序;USRi的进程是由各自的参变量i2、何谓“黑盒”“白盒”“灰盒”系统?“黑盒”系统是指系统内部结构和特性不清楚的系统。
对于“黑盒”系统,如果允许直接进行实验测量并通过实验对假设模型加以验证和修正。
对属于黑盒但又不允许直接实验观测的系统,则采用数据收集和统计归纳的方法来假设模型。
对于内部结构和特性清楚的系统,即白盒系统,可以利用已知的一些基本定律,经过分析和演绎导出系统模型。
3、模型有效性和模型可信性相同吗?有何不同?模型的有效性可用实际系统数据和模型产生的数据之间的符合程度来度量。
它分三个不同级别的模型有效:复制有效、预测有效和结构有效。
不同级别的模型有效,存在不同的行为水平、状态结构水平和分解结构水平的系统描述。
系统建模与仿真课程设计一、课程目标系统建模与仿真课程设计旨在让学生掌握以下知识目标:1. 理解系统建模与仿真的基本概念、原理和方法;2. 学会运用数学和计算机工具进行系统建模与仿真;3. 掌握分析、评估和优化系统模型的能力。
技能目标:1. 能够运用所学知识对实际系统进行建模;2. 独立完成仿真实验,并对结果进行分析;3. 能够针对具体问题提出合理的建模与仿真方案。
情感态度价值观目标:1. 培养学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力;2. 激发学生对科学研究的兴趣,培养创新精神和实践能力;3. 增强学生的社会责任感,使其认识到系统建模与仿真在解决实际问题中的价值。
本课程针对高中年级学生,结合学科特点和教学要求,将目标分解为以下具体学习成果:1. 掌握系统建模与仿真的基本概念和原理,能够解释现实生活中的系统现象;2. 学会使用数学和计算机工具进行系统建模与仿真,完成课程项目;3. 能够针对实际问题,运用所学知识进行分析、评估和优化,提出解决方案;4. 培养团队协作能力,提高沟通表达和问题解决能力;5. 增强对科学研究的好奇心和热情,树立正确的价值观。
二、教学内容根据课程目标,本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 系统建模与仿真基本概念:介绍系统、建模、仿真的定义及其相互关系,分析系统建模与仿真的分类和特点。
2. 建模方法与仿真技术:讲解常见的建模方法(如数学建模、物理建模等)及仿真技术(如连续仿真、离散事件仿真等),结合实例进行阐述。
3. 建模与仿真工具:介绍常用的建模与仿真软件,如MATLAB、AnyLogic 等,并指导学生如何使用这些工具进行系统建模与仿真。
4. 实践项目:设计具有实际背景的系统建模与仿真项目,要求学生分组合作,运用所学知识完成项目。
教学内容安排如下:第一周:系统建模与仿真基本概念,引导学生了解课程内容,激发学习兴趣。
第二周:建模方法与仿真技术,讲解理论知识,结合实例进行分析。
生产系统仿真Simulation for Production System房亚东fangyadong@ gy gThe Institute of Mechanical and Electrical EngineerXi'an Technological UniversityAugust 27, 2012第二章系统建模与仿真的基本原理离散事件系统及其模型分类1离散事件系统建模的基本元素2离散事件系统仿真程序的基本结构3建立系统模型的常用方法452 .1 离散事件系统及其模型分类系统分类连续系统(continuous system )离散事件动态系统(DEDS )确定性系统(deterministic system )随机系统(stochastic system )静态系统(static system )动态系统(dynamic system )2 .1 离散事件系统及其模型分类白箱(hit b white box )灰箱(grey box )黑箱(black box )微观模型(microscopic model )宏观模型(macroscopic model )集中参数模型(lumped parameters model )分布参数模型(distribution parameters model )2.2 离散事件系统建模的基本元素离散事件系统建模与仿真中的基本元素1.实体(entity ):系统内的对象,构成系统模型的基本要素。
临时实体(temporary entity )永久实体(permanent entity )2.属性(attribute ):实体的状态和特性。
3.状态(state ):任一时刻,系统中所有实体的属性的集合。
2.2 离散事件系统建模的基本元素4.事件(event):引起系统状态变化的行为和起因,是系统状态变化的驱动力。
5.活动(activity):指两个事件之间的持续过程,它标志系统状态的转移。
《系统建模与仿真》课程教学大纲课程英文名称:System Modeling and Simulation课程编号:021020090总学时及其分配:24(教学)+8(实验)学分数:2适用专业:工业工程任课学院、系部:能源学院工业工程系一、课程简介系统建模与仿真是工业工程专业本科生的一门重要的选修课,是一门发展中的边缘学科,涉及广泛领域的知识。
系统建模就是采用数学或逻辑关系构造数学模型。
系统仿真就是借助仿真技术将系统模型转换为仿真模型并利用仿真软件对仿真模型进行研究。
二、课程教学的目标针对工业工程专业性质,本课程主要研究企业生产物流模与仿真,是一门实践性较强的课程。
课程介绍生产物流系统的基本特征、系统仿真的基本概念、仿真模型的建立思路、仿真研究的步骤、Flexsim仿真方法、Flexsim生产物流仿真设计示例。
着重讲述Flexsim物流仿真平台在企业生产物流方面的应用。
要求学生会用掌握Flexsim仿真方法、会利用Flexsim进行常见离散事件的仿真设计尤其是企业生产物流仿真设计。
通过系统建模与仿真,可以将复杂的系统简单化,通过研究简化的模型来研究实际系统,从而为研究复杂系统提供了一条较好的途径。
三、课程教学的基本内容及教学安排课程主要讲述生产物流系统的基本特征、系统仿真的基本概念、仿真模型的建立思路、仿真研究的步骤、Flexsim仿真方法、Flexsim 生产物流仿真设计示例。
以下分章阐述:1.(2学时)知识要点:什么是系统仿真;系统仿真的重要性及应用领域;系统仿真的基本概念(系统、模型、仿真);系统的要素(实体、属性、活动、事件、状态);模型的定义及分类;系统仿真的一般步骤;系统仿真的产生与发展;仿真软件发展的四个阶段;常用离散系统仿真软件介绍;本课程的学习方法及要求。
目的要求:理解系统仿真的基本概念;理解系统的基本要素;理解并掌握系统仿真的一般步骤;了解系统仿真的发展和仿真软件的发展;了解常用的离散系统仿真软件。
《系统建模与仿真》课程大纲课程名称(中文):系统建模与仿真课程名称(英文):System Modeling and Simulation课程编码:Y0703023C开课单位:电气信息学院授课对象:硕士研究生任课教师:王仁明学时:32 学分:2学期:2考核方式: 大型作业先修课程:现代控制理论、数值分析课程简介:一、教学目的与基本要求:本课程是电气信息类硕士研究生的基础学位课。
通过本课程学习,掌握建模与仿真的基本方法和技术及其仿真结果分析方法。
能熟练地运用这些方法和技术及MA TLAB、mathematica 等软件对各类典型的系统进行建模与仿真,并对仿真结果进行有效地分析。
了解建模与仿真的学科前沿,包括Agent 的建模方法,Swarm仿真,Petri网建模方法,分布建模与仿真。
二、课程内容与学时分配1、课程主要内容:系统建模与仿真的基本概念,方法论和计算机仿真实现技术.包括:系统建模方法论及其发展历史;层次分析法在系统建模中的应用; Matlab/Simulink系统建模与仿真基本原理及应用; 模糊控制系统建模与仿真; 遗传算法系统建模与仿真; 基于Petri网的建模与仿真; Agent 的建模与仿真.2、课程具体安排:三、实验、实践环节及习题内容与要求布置大型作业,进行编程上机仿真.四、教材及主要参考文献:1、建模与仿真. 王红卫编著. 2002. 北京:科学出版社1)系统仿真技术. 黄柯棣等编著. 1998. 长沙:国防科技大学出版社2)离散事件系统建模与仿真. 顾启泰编著. 1999. 北京:清华大学出版社3)控制系统计算机辅助设计. 薛定宇编著. 2006. 北京:清华大学出版社4)连续系统仿真与离散事件系统仿真. 熊光楞,肖田元,张燕云. 1991. 北京:清华大学出版社5)MATLAB7.0/Simulink6.0建模仿真开发与高级工程应用. 黄永安等编著. 2005. 北京:清华大学出版社6)基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用. 薛定宇等编著. 2002. 北京:清华大学出版社7)MATLAB 7.0控制系统应用与实例. 刘叔军等编著. 2006. 北京:机械工业出版社撰写人:王仁明学位分委员会签字:学院主管研究生教学院长签字:。
系统建模与仿真教学大纲课程名称:系统建模与仿真课程编号:英文名称:System Modeling and Simulation学时:64 学分:3.5适用专业:工业工程课程类别:必修课程性质:学科基础课先修课程:工程数学、运筹学、统计学、计算机编程技术教材:《离散事件系统仿真》,Jerry Banks等著,肖田元等译,机械工业出版社,2007.7一、本课程的性质与任务《系统建模与仿真》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。
二、课程教学的基本要求:本课程以制造型生产企业为核心,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。
三、课程内容及教学要求第一章绪论教学基本内容:生产系统的基本特征、生产系统仿真的基本概念、生产系统仿真模型的建立思路、以及生产系统仿真研究的步骤。
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。
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。
教学基本要求: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。
第二章生产仿真用概率统计教学基本内容:介绍随机变量、概率函数、随机数;均匀的连续分布随机数及其生成;各种离散分布随机数的产生;非均匀的连续分布随机数及其产生。