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系统仿真导论课程设计
1. 简介
系统仿真导论是一门介绍系统仿真方法、技术和工具的专业课程。
在这门课程中，学生将了解如何使用系统仿真来建立模型，设计实验，分析数据和提出结论。
本次课程设计旨在让学生掌握使用任何一个仿真软件完成系统建模和仿真的能力，并将学生分成小组，进行一个团队项目。
2. 课程大纲
课程大纲如下：
•离散事件仿真介绍
•统计观察和随机变量
•排队论和模拟
•连续仿真和动力系统
•分布式仿真
•实验设计和GUI开发
•基于仿真的决策支持系统
3. 课程设计任务
任务描述：本次课程设计将从一个简单的排队系统开始，并将该系统扩展为更复杂的建模和仿真问题。
主要任务是选择一种仿真软件（可以是任何一个学生自己熟悉的仿真软件），然后使用该软件完成所选仿真问题的建模和仿真。
3.1 排队系统
排队系统是一个经典的建模和仿真案例。
在这个任务中，我们将采用排队系统作为我们的初始仿真问题，并尝试将其扩展为更为复杂的模型。
1。
东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸摘要业务流程仿真，是运用计算机技术，对业务流程模型进行虚拟运行，以模拟业务流程运行实际情况的一种技术。
业务流程仿真，对于业务流程的评价、改进，以及业务流程再造方案的选择，都具有重要的现实意义。
本文以某医院的门诊业务流程为背景，建立了一套从业务流程的建摸、仿真、评价直至改进的完整的业务流程仿真和评价系统。
该系统对实际的医院门诊看病过程进行仿真，帮助用户从多个方面分析整个门诊流程、发现其中存在的问题，并对医院门诊业务流程进行优化。
通过仿真工具来定量地分析医院门诊看病过程运行的各项性能指标，如运行时间、运行成本和资源利用率等，判断流程是否存在瓶颈或死锁因素，运行性能是否良好，并评价业务流程等。
根据设置的仿真数据运行仿真，生成各种仿真系统的报告，以便用户优化工作流模型，与工作流模型管理和数据库有关联。
仿真根据定义的相关设置运行，最后输出仿真的结果。
在该系统中，仿真是评价和再造流程的基础。
本文运用离散事件仿真的思想，采用下一事件时间推进机制确定仿真期间的时钟推进，将实际的医院门诊流程用数据和图形的方式显示出来，以反映门诊流程的实际运行情况。
整个仿真过程采用了友好的界面设计，能够准确、直观地反映出仿真的进度及相关数据，便于用户理解和使用。
仿真结果与实际情况比较接近，令人满意。
仿真的结果，将用于门诊流程的评价，并可根据评价的结果对业务流程进行再造，以提高流程的性能和效率。
关键字：仿真、业务流程仿真、医院门诊业务流程仿真、评价AbstractProcess model, to imitate the business process to circulate a kind of technique of–I–东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸actual circumstance. The business process really imitate, for the evaluation, improvement of the business process, and the choice of the business process reengineering project, all have important realistic meaning.This text take the out-patient service business process of the some hospital as the background, build up a set of set up to touch, imitate true and evaluate to keep go to from the business process improvement of integrity of business process imitate true and the evaluation system. That system really see a doctor the process to carry on imitate to the actual hospital out-patient service, and carry on to the hospital out-patient service business process excellent turn. Judge process whether the existence bottleneck or die to lock the factor, circulate whether function is good or not, and evaluate business process etc.. According to establish of really imitate the true data to circulate to imitate, born and various report that imitates the true system, for the purpose of customer the excellent chemical engineering makes to flow the model, flowing with work the model management and databases contain connection. Imitate the true by definition and related constitution movement, the end outputs to imitate the true result.In that system, imitate is really evaluation and give a new life the process of foundation. This text makes use of the long-lost affairs to imitate the true thought, the adoption next affairs time pushes forward the clock propulsion that the mechanism assurance imitates the true period, coming out the way manifestation that the actual hospital out-patient service process uses the data and sketch, to reflect actual movement circumstance of the out-patient service process. The whole interface design that imitated the true process to adopt the amity, can be accurate and keep the view ground to reflect an imitates the true degree of progress and related data, the easy to customer comprehends and uses. Imitate the true result with actual the circumstance relatively nears to, give satisfaction. Imitate the true result, will used for the evaluation of the out-patient service–II–东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸process, and can carry on give a new life to the business process according to the result of evaluation, to raise the function and the efficiency of the process.Keywords：emluator 、–III–东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸目录–IV–东北大学本科生毕业设计（论文）专用纸引言1．业务流程仿真的概念仿真意指在实际系统尚不存在的情况下对于系统或活动本质的实现。
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。
第四章 系统仿真4.1 基本概念系统仿真也叫系统模拟，就是通过建立和运行系统的计算机仿真模型，来模仿实际系统的运行状态及其随时间变化的规律，以实现在计算机上对实际系统的结构和行为进行动态实验的全过程。
通过对仿真过程运行过程的观察和统计，得到实际系统的仿真输出参数和基本特性，可以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能，以便掌握实际系统运动变化的规律，找到最优的或满意的解决实际问题的办法。
特别是比较复杂的系统很难建立数学表达式时， 往往可以通过计算机仿真技术来进行研究。
例如， 在图4-1中，已知采区来煤量q 1是一个随机变量， 根据统计结果，它服从正态分布，已知其均值 μ=1.45t / min ，其标准差σ=0.095t /min 。
大巷 是胶带输送机，其运输量是常数：q 2=1.33t /min 。
求8h 后，采区最大煤仓容量。
象这种问题，就 可通过计算机仿真方法来寻求解答。
下面再举一例进一步说明计算机仿真的基本概念。
早在18世纪就有人作了随机模拟实验，投掷硬币4040次，出现正面2043次，从而求得出现正面的频率为P=2043/4040=0.5080。
后来有人投了24000次，出现正面教育2012次，求得出现正面的频率为0.5005，更接近0.5。
上述投掷硬币实验是人工作的，很费时间和精力，实际上完全可由计算机来进行，这就要建立一个计算机能够运算的模拟模型。
建立这个模型的关键是用随机数去模拟投掷硬币的实验。
所谓随机数就是一组随机出现的数列，通常 用的是[0，1]区间的随机数。
这时要求[0，1]区 间的随机数必须具备下列性质：一是它的均匀性， 即这些随机数落在[0，1]区间内任一位置的概率 是相同的；另一个是它的随机性，即这些数在 [0，1]区间内任一位置出现与否是随机的、独立 的。
如以R 表示随机数，则出现0≤R ≤0.5和 0.5≤R ≤1的概率相等，都为0.5，这样就可以 模拟硬币出现的情况。
系统仿真导论第二版教学设计引言系统仿真技术已被广泛应用于航空、航天、电子、通信、交通等方面。
为满足市场需求，某高校开设了《系统仿真导论》课程。
本文将根据教学大纲设计本课程，并介绍课程的教学方法、教学内容、教学手段等。
课程设计教学目的•了解系统仿真的基本概念、原理和方法，掌握系统仿真的基本流程和模型构建方法；•掌握常见仿真软件使用技巧，能够根据实际需求进行仿真建模、仿真设计和仿真分析；•培养学生的系统分析和问题解决能力，提高学生的实际动手能力和实验操作能力。
教学内容第一章课程介绍• 1.1 课程介绍• 1.2 课程目标• 1.3 教材与参考书目• 1.4 教学安排第二章系统仿真概述• 2.1 系统仿真的基本概念• 2.2 系统仿真的发展历程• 2.3 系统仿真的分类及应用领域第三章系统仿真模型的构建• 3.1 系统仿真模型的基本概念• 3.2 系统仿真模型的基本原理• 3.3 系统仿真模型的构建方法第四章仿真软件入门• 4.1 仿真软件基本概念• 4.2 常见仿真软件介绍• 4.3 仿真软件应用案例第五章系统仿真实验设计• 5.1 实验设计流程与注意事项• 5.2 实验案例分析• 5.3 实验设计报告撰写规范教学方法本课程以学生为中心，采用案例教学、问题导向教学和实践教学相结合的教学方法。
1.案例教学：引入实际案例，帮助学生理解系统仿真的应用场景和实际应用效果；2.问题导向教学：通过组织学生进行讨论和答疑，鼓励学生自主思考，解决问题；3.实践教学：针对具体实验需求，提供实际仿真实验平台，让学生动手实践，掌握仿真技术应用方法。
教学手段•授课式教学：通过讲解理论知识和案例，让学生了解系统仿真的基本概念、基本原理和实际应用；•实验式教学：通过提供仿真实验平台，让学生动手实践，掌握仿真技术应用方法；•课程论文撰写：通过布置课程论文，让学生深入研究系统仿真技术在特定领域的应用和改进，加深对仿真技术的理解和运用。
浅谈控制系统仿真技术的核心能力
在大学期间，通过学习仿真这门课程，通过申老师的细心讲解，让我了解了很多东西，仿真技术在我们生活当中必不可少的一门技术,在各种领域都能受到广泛的应用.所谓仿真，简单的说就是用模型作试验.而根据模型不同，系统仿真可分为三种:物理仿真，数学仿真和半实物仿真。
第一类物理仿真,即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的过程全部采用物理模型的仿真，又称实物模拟。
例如航天器的动态过程用气浮台(单轴或三轴)的运动来代替，控制系统采用实物。
因为实物是安放在气浮台上的，这种方法很适合于研究具有角动量存贮装置的航天器姿态控制系统的三轴耦合，以及研究控制系统与其他分系统在力学上的动态关系。
在对航天器姿态控制系统进行全物理仿真时，安装在气浮台上的实物应包括姿态敏感器（见航天器姿态敏感器）、控制器执行机构（见航天器姿态控制执行机构）和遥测遥控装置和有关的分系统。
目标模拟器、环境模拟器和操作控制台均设置在地面上。
航天器在空间的运动是由气浮台来模拟的，所以全物理仿真的逼真度和精度主要取决于气浮台的性能。
对气浮台的要求是空气轴承的摩擦力矩和涡流力矩小，垂直负载能力和横向刚度大，气浮台动、静平衡好。
全物理仿真技术复杂，一般只在必要时才采用。
第二类成为数学仿真,即对实际系统进行抽象，并将其特性用数学关系加以描述而得到系统的数学模型.,对数学模型进行试验的过程。
这种仿真方法常用于系统的方案设计阶段和某些不适合做实物仿真的场合（包括某些故障模式）。
它的特点是重复性好、精度高、灵活性大、使用方便、成本较低、可以是实时的、也可以是非实时的。
数学仿真的逼真度和精度取决于仿真计算机的精度和数学模型的正确性与精确性。
第三类称为半实物仿真,即将数学模型和物理模型甚至实物联合起来进行实验。
其中物理模型采用控制系统中的实物，系统本身的动态过程则采用数学模型。
半物理仿真系统通常由满足实时性要求的仿真计算机、运动模拟器（一般采用三轴机械转台）、目标模拟器、控制台和部分实物组成。
控制系统电子装置和敏感器安放在转台上。
半物理仿真的逼真度较高，所以常用来验证控制系统方案的正确性和可行性，进行故障模式的仿真以及对各研制阶段的控制系统进行闭路动态验收试验。
此外，用航天仿真器来训练航天员和用飞行仿真器来训练飞行员也属于半物理仿真性质，后者更着重于视景模拟和人机关系。
以仿真计算机实现系统模型和以航天器计算机或控制系统电子线路为实物的闭路试验，也可认为是半物理仿真，这种仿真重点在于检验控制计算机软件的正确性或研究控制方式中某些功能和参数。
半物理仿真的逼真度取决于接入的实物部件的多寡、仿真计算机的速度、精度和功能，转台和各目标模拟器的性能。
通常对三轴机械转台的要求是精度高、转动范围大、动态响应快和框架布置不妨碍光学敏感器的视场。
半物理仿真技术是现代控制系统仿真技术的发展重点。
其实仿真除了按模型分类外，还可以根据仿真计算机分类，仿真时钟与实际时钟比例关系分类，系统模型的特征特性分类等。
根据仿真计算机类型可以分为三类：模拟计算机仿真，数学计算机仿真，数字模拟混合仿真。
根据控制系统的仿真技术类型也可分为三类:实时仿真，亚实时仿真，超实时仿真.而根据系统模型特征分类可分为连续系统和离散事件系统.系统仿真的一般步骤可分为几步步：第一步就是针对实际系统建立起模型与形式化，第二步就是建立的模型进行仿真，第三步就是程序设计。
仿真模型效验一般是不可缺少的。
一方面是程序调适，更重要的是验证所选仿真算法的合理性。
有了正确的仿真模型，就可以对模型进行实验，这是实实在在的仿真活动。
它根据仿真的目的对模型进行多方面的试验，接着就得到模型输出.实际上仿真输出分析在仿真中占有很重要的地位，特别是对离散事件系统来说，其输出分析甚至决定着仿真的有效性。
输出分析既是对模型数据的处理，同时的可信性检验。
其实仿真研究步骤可分为四大类：系统分析，模型构造，模型运行，输出结果。
系统
分析包括问题阐述，接着设计目标及完整的项目研究计划。
模型构造包括建立模型，收集数据，编程序，程序验证，模型确认。
模型运行包括试验设计，运行与分析，进一步分析。
输入结果，仿真结束。
系统设计是一项复杂的任务,计算机辅助设计及仿真技术为系统设计提供了强有力的工具.一个较为复杂的系统，其设计过程一般要经历可行性论证,初步设计，详细设计，实施等若干阶段。
在每个阶段，仿真技术均可强有力的技术支持。
在可行论证阶段，可以根据系统设计的目标及边界条件，对各种方案进行定量比较，发现不同方案的优缺点。
做到”心中有数”，为系统设计打下坚实基础。
在系统设计阶段，设计人员可以利用仿真技术建立或完善系统模型，进行模型试验，模型简化并进行优化设计。
系统设计经常涉及新的设备，部件或控制装置，此时，可以利用仿真技术进行分系统试验，即一部分采用实际部分，一部分采用模型。
这样，既可避免由于新子系统投入可能造成对原系统的破坏或影响，又可大大缩短开工周期，提高系统投入的一次成功率。
例如，我国陡河电站25万千瓦发电组的安装，由于事先在电厂仿真系统上已经进行了细致的分系统试验，对全部自动控制装置的参数做了整定，在实际机组安装完毕的同时，自动装置也全部调试完成，很快的投入了运行。
而按一般程序，机组安装完后，现场调试自动控制的参数，周期大约需要一年。
控制系统仿真又包括开环控制仿真和闭环控制系统仿真，而这些开环或闭环系统除了简单的，更多的是复杂系统，复杂系统出了一般系统特点外，还具有大规模，非线性，变结构，自治性，开放性，不确定性等特点，其功能行为复杂难以预测。
复杂系统往往规模很大，而且有大量因素，组成部分相互作用。
复杂系统往往具有强非线性。
还表现为模式的多样性，变化的跳跃性，相变的突然性。
也具有不确定性。
仿真被人们是信息时代与理论研究，试验研究并驾齐驱的第三种认识世界的方法，因此复杂系统建模与仿真技术将成为研究各项复杂系统的重要手段。
介绍了这么多，一直围绕着控制系统的仿真技术核心讨论，控制系统的多样化就决定了仿真的多样性，但是仿真技术的核心始终未变——就是用模型作试验，而试验的几个步骤也未变——系统分析，模型构造，模型运行，输出结果。
具体怎么去构造模型和怎么运行，要根据具体的控制系统去确定。
然而通过这门课程的学习，让我正在的了解到，学以致用的道理了。
平时从小到大，不知学了多少门课程，但是总是觉得派不上用场，但是今天这门仿真课程，可以在我们生活中到处都能用到。
如果能以用处来评价重要性的话，我认为这门课程最重要。
当然这也是我个人的理解而已。
希望我们能把申老师授给我们的仿真技术能用到社会的各个角落，发挥最大的作用!
学校:长沙理工大学
专业：自动化。
