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计算机仿真技术第1章概论计算机仿真技术共有五章组成。
将介绍计算机仿真的基本理论与方法以及系统仿真的实现手段。
讲述的重点在第二章和第三章，其余三章只作简单的介绍。
这样安排的原因是：学时的限制，其二是同学们的知识储备不够，无法作过多的讲解。
尤其是第四章，离散事件仿真基础。
在我们这个专业中，就很少接触或没有接触过离散事件及其相关的理论，因此，我们很难对这一系统的仿真作深入的讲解。
一）意义自从第一台计算机问世以来，人们便应用计算机对所研究的系统或者说事件进行仿真实验。
计算机仿真技术作为一门独立的科学理论兴起于上世纪的40年代。
随着计算机技术和数学理论的发展，计算机仿真理论也得到了快速的发展。
它的应用几乎覆盖了人们从事活动的所有的领域。
一个大系统或一个大的工程的研究和设计的成功在很大程度上依赖于计算机仿真技术。
科研人员的理论研究和解决问题能力的提高也受益于计算机仿真技术。
在计算机仿真技术出现以前，人们进行科学技术研究的手段只有两种：理论研究和实验研究。
计算机仿真技术为人们提供了又一种新的科学技术研究的手段。
这个手段是理论研究和实验研究无法替代的。
可以说，这个技术已经成为科学技术研究的第三种手段。
计算机仿真技术是当今最实用的技术之一。
这一点已被人们所认可。
如果认为：计算机仿真技术只为人们的纸上谈兵提供了技术支持，那是错误的。
计算机仿真技术也为采样系统、装置的实现提供了技术上的保障。
也就是说，不能将计算机仿真技术简单地理解为可以编一个好的程序从而对系统进行分析、设计等等。
利用计算机仿真技术也可以制作实际的装置和系统。
这些例子在我们周围是经常遇到的。
计算机控制系统就是利用仿真技术研制系统的一个很好的例子。
所谓计算机控制系统就是利用计算机去替代系统控制回路的硬件部分。
而如何用计算机去替代控制回路的硬件，这是计算机仿真技术解决这个问题。
再一个典型的例子就是虚拟仪器仪表。
在这些仪器中已经不存在传统上意义上的硬件电路，而使用数据处理器替代那些硬件。
计算机仿真技术第二版教学设计一、教学背景计算机仿真技术在工业、军事、医疗等领域得到广泛应用，成为科技进步的重要推手。
为培养具备计算机仿真技术应用能力的人才，我校开设了计算机仿真技术课程。
经过多年的实践探索和教学改革，我们的计算机仿真技术教学取得了一定的成效。
然而，随着计算机技术的不断发展和应用领域的不断扩大，也需要我们不断探索和改进教学模式，以适应时代的需要。
二、课程目标通过本课程的学习，要求学生掌握以下技能：1.了解计算机仿真技术的基本概念和原理；2.掌握计算机仿真技术的应用领域和常用工具；3.具备使用计算机仿真技术解决实际问题的能力；4.培养学生的创新思维和实践能力。
三、教学内容和方法本课程教学内容主要包括：1.计算机仿真技术的发展历史和重要意义；2.计算机仿真技术的基本原理和常用方法；3.计算机仿真技术的应用案例和实践操作；4.计算机仿真技术在未来的发展趋势和应用领域。
教学方法主要采用课堂讲解、案例分析、实践操作等方式，注重理论和实践的结合，关注培养学生的创新意识和实践能力。
在教学中，我们将采用多种教学手段，如PPT展示、模拟实验、课堂讨论等，引导学生积极参与教学过程，提高他们的课堂互动和自主学习能力。
四、教学安排本课程为选修课，共分为16周。
具体教学安排如下：周次教学内容教学方法第1-2周计算机仿真技术概述课堂讲解、PPT展示第3-4周数字模拟技术课堂讲解、实验操作第5-6周数值计算方法课堂讲解、案例分析第7-8周随机过程模拟课堂讲解、案例分析第9-10周离散事件模拟课堂讲解、案例分析第11-12周实时仿真技术课堂讲解、案例分析第13-14周仿真系统设计课堂讲解、案例分析第15-16周计算机仿真技术的应用课堂讲解、实践操作五、教学评估课程实施过程中，我们将采用多种评估方法对学生进行综合评价，包括：1.课堂表现：包括课堂积极参与、提问能力、合作学习等方面；2.作业评审：包括编写仿真程序、仿真实验报告、课程论文等；3.课程考核：包括期中考、期末考、实验考核等；4.课程总评：综合考虑学生的理论知识和实践能力，对其进行综合评价。
计算机仿真技术课程设计简介计算机仿真技术是一门应用计算机技术模拟真实系统行为的学科，它是一种将现实世界的问题抽象化后通过计算机模拟进行求解的方法。
通过利用计算机对事物进行模拟和计算，可以更好地认识问题，并对问题进行分析和解决。
本次课程设计将围绕计算机仿真技术展开，旨在让学生深入了解仿真技术的应用，亲手实践和掌握仿真模型建立、仿真计算以及仿真结果分析等方面知识，提高学生解决实际问题的能力。
课程设计目标•了解计算机仿真技术的基本原理和应用领域；•掌握仿真模型的建立方法、仿真计算和结果分析；•能够运用计算机仿真技术解决实际问题。
课程设计内容任务一：仿真模型建立首先，学生需要了解仿真模型的基本原理，掌握仿真模型的建立方法。
本次课程设计以一个简单的物理实验为例，考虑一个简单的物体自由落体运动的仿真模型，模拟出物体从静止开始自由落体运动的过程。
学生可以利用Matlab等软件，通过建立精细的数学模型，利用计算机仿真技术进行模拟，得到物体自由落体过程中的速度和位移。
任务二：仿真计算完成了模型的建立后，学生需要掌握仿真计算的方法，进一步确定模型重要参数（如速度、位移等），然后对仿真模型进行计算。
在计算过程中，可以利用一些常见的数学方法，如欧拉法、龙格库塔法等，来计算模型的仿真结果。
学生需要按照课程设计要求进行计算，并展示出计算结果。
任务三：仿真结果分析仿真结果的分析过程是学生掌握计算机仿真技术的重要环节。
在完成了仿真计算后，学生需要对仿真结果进行分析，以确定仿真过程中各种参数的变化和影响。
学生需要综合运用各种数据可视化方法（如散点图、多线图等），对所得到的仿真结果进行分析和比较。
学习方式本次课程设计采用“理论结合实践”的教学方式，旨在培养学生的实践能力。
具体方法包括：•线上课程讲解和线下实验操作相结合，帮助学生深入了解计算机仿真技术；•利用Matlab等仿真软件进行仿真实验，加深学生对仿真原理的理解；•引导学生进行仿真计算和结果分析，注重实践和应用。
计算机仿真技术基础教学设计前言计算机仿真技术是指利用计算机对实际系统进行模拟和数值计算的一种技术。
近年来，随着计算机技术的不断发展和程序仿真的广泛应用，计算机仿真技术已经成为许多领域的必备工具。
本文主要探讨在计算机仿真技术基础教学中的设计。
教学目标计算机仿真技术基础教学的主要目标是使学生了解计算机仿真的基本概念、原理和技术，并能够熟练掌握几种常见的计算机仿真软件的使用方法，具备一定的计算机仿真技术应用能力。
具体目标如下：1.掌握计算机仿真技术的基本概念、原理和应用领域；2.掌握几种常见的计算机仿真软件的使用方法；3.能够根据不同的仿真需求，选择合适的仿真软件，并能熟练进行建模、求解和分析；4.能够运用计算机仿真技术对实际问题进行分析和解决。
教学内容与安排教学内容本课程的主要教学内容包括以下几部分：1.计算机仿真技术基础概念；2.计算机仿真软件的分类与使用；3.计算机仿真技术在工程、生物、环境等领域的应用实例；4.计算机仿真技术在各领域中的发展前景。
教学安排本课程共分为10个学时，每周2学时，共计5周。
第1周•课程介绍和教学目标；•计算机仿真技术基础概念；•计算机仿真技术的分类；•计算机仿真软件的选择和使用。
第2周•离散事件仿真技术；•排队系统仿真实例。
第3周•连续仿真技术；•物理系统仿真实例。
第4周•并行仿真技术；•生物系统仿真实例。
第5周•蒙特卡罗仿真技术；•天气预报仿真实例。
教学方法本课程采用理论教学和实践操作相结合的教学方法。
理论教学以人脑记忆、思考和理解为重点，通过传授知识点、分析数据、讲解实例等方式，使学生全面了解计算机仿真技术的基本概念、原理和应用领域。
实践操作以解决实际应用问题为重点，通过仿真软件操作、解决仿真问题等方式，进一步加深学生对计算机仿真技术的理解和应用能力。
教学评价本课程的教学评价将采用定量和定性相结合的评价方法。
定量评价主要是通过课堂小测试、作业和期末考试等方式，对学生的知识掌握程度进行评价；定性评价主要是通过课堂交流、课堂讨论、实践操作评价和访问调查等方式，对学生的应用能力和创新能力进行评价。
1 《计算机仿真技术（双语）》教学大纲 课程编号： 0502016 课程性质： 选修
英文名称： Computer Simulation Technology
适用专业： 测控技术与仪器
开课部门： 学院 开课学期： 第 6 学期
总 学 时： 32学时 总 学 分： 2学分
理论学时： 24学时 实验学时： 8学时 课外学时： 0学时
先修课程： 高等数学、自动控制原理、C语言、电路原理、数字电子技术、模拟电子技术、大
学物理、大学英语等 后续课程 现代控制理论、最优控制与智能控制基础
参考教材： 《Simulation with MATLAB and SIMULINK》，自编英文教材
参考书目： 薛定宇：《基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真技术与应用》 清华大学出版社，2002
胡良剑：《MATLAB数学实验》， 高等教育出版社，2006 薛定宇：《控制系统计算机辅助设计》，清华大学出版社，2006
一、课程在培养方案中的地位、目的和任务 本课程为测控技术与仪器专业的专业课，属于检测与控制模块的专题选修课。 教学目的和任务：掌握计算机仿真技术的数学建模、模型的计算求解等基础理论与基本原理；以MATLAB 语言为背景，掌握MATLAB 语言的基本应用，包括运算、数据结构、函数编写、图形绘制等；熟练掌握SIMULINK下数学模型的建立与仿真方法及常用模块的应用技巧；初步了解SIMULINK仿真的高级技术。启发学生今后学习和工作中，利用计算机仿真技术来解决实际问题，具有对实际控制系统进行设计、分析的能力。随着科技的发展，计算机仿真语言的种类也很多，在短时间要掌握几门的仿真语言或者是一门语言的所有内容几乎是不可能的。因此，本课程目的是抛砖引玉，开拓思路。
二、课程的教学内容、重点难点及教学要求 第一章 Computer Simulation （1）教学内容：计算机仿真的基本定义，计算机仿真的历史及现状，计算机仿真的发展与展望，系统数学模型建立的基本方法，数值求解的基本概念，Euler方法、Runge-Kutta等数值求解方法。 （2）重点： 控制系统数学模型的建立。 （3）难点： 数值求解的方法。 （4）教学要求： 掌握系统建模的基本方法，理解数值求解中的一些问题。 第二章 Introduction to MATLAB （1）教学内容： MATLAB入门，包括软件系统的安装、启动、退出，MATLAB软件的操作界面窗口以及一些工具栏和菜单栏的作用，以及MATLAB的帮助功能。 2
（2）重点： MATLAB软件的操作界面。 （3）难点： MATLAB帮助功能的使用。 （4）教学要求：熟练掌握MATLAB的特点和主要功能，熟悉启动和退出MATLAB的方法，熟悉MATLAB的操作环境。 第三章 Simple Calculation and Graphs （1）教学内容：常见的主要命令，数、向量、矩阵的输入输出，特殊矩阵的生成，数组与矩阵的运算，多项式运算，二维图形的绘制与图象处理方法，特殊二维图形的绘制，三维图形的绘制。 （2）重点： 数组与矩阵的运算，二维图形的绘制与图象处理方法。 （3）难点：特殊矩阵的生成，三维图形的绘制。 （4）教学要求：掌握建立矩阵的方法以及MATLAB数据对象的特点和基本的运算法则，掌握绘制二维和三维图形的高层绘图函数，了解图象处理的基本方法。 第4章 Programming in MATLAB （1）教学内容： M文件的建立与打开，M文件的分类，程序控制结构：包括顺序结构、选择结构、循环结构，函数文件的基本结构和函数的调用，程序调试。 （2）重点：程序的编写和调用。 （3）难点：程序的编写。 （4）教学要求：掌握建立和执行M文件的方法，掌握利用If语句、Switch语句实现选择结构的方法，利用for 语句、While语句实现循环结构的方法，掌握编写和调用MATLAB函数的方法。 第5章 Creating a Model （1）教学内容： Simulink概述，Simulink操作环境，仿真模型的建立，子系统模块的建立和封装技术，仿真方法与参数选择，仿真举例。 （2）重点：模块的操作，模块的参数和属性设置，仿真模型的建立。 （3）难点：仿真模型的建立。 （4）教学要求：熟悉Simulink的操作环境，掌握绘制系统模型的方法和仿真参数的选择方法，掌握子系统模块的建立和封装。 第6章 Simulation and Analysis （1）教学内容：典型的工具箱，实际学科领域的应用实例，系统的仿真与分析。 （2）重点：系统的仿真与分析。 （3）难点：系统的仿真与分析。 （4）教学要求：综合利用所学的MATLAB程序设计知识，针对具体问题，选择合适的解决方案，灵活掌握利用MATLAB解决实际问题的方法，熟悉MATLAB在相关学科领域的应用实例。 三、实验教学内容（若有课程内实验的填写此项，无课内实验的不填此项内容） 实验 (一) （2学时）： 1、 实验类别：必做 2、 实验性质：验证性 3
3、实验教学内容：MATLAB下矩阵的运算和函数的编制。 (1) 熟悉MATLAB工作环境、基本功能的设置以及基本指令的使用 (2) 掌握MATLAB矩阵的运算方法，并进行实际操作； （3）掌握MATLAB中函数的编制方法，并进行实际操作。 4、实验教学目的：通过实验，让学生全面掌握MATLAB软件中高级语言程序的设计思想和方法，掌握MATLAB语言的特点，MATLAB语言的语法规则，MATLAB语言的表达式及控制流程；使学生达到能够熟练使用MATLAB语言解决常见实际问题的能力。 5、实验教学要求： (1) 复习和掌握与本实验有关的教学内容，明确实验目的和任务。 (2) 上机进行程序编写。 (3) 对运行中可能出现的问题应事先做出估计，对程序中自己有疑问的地方做出标记。 6、主要仪器设备：微型计算机，MATLAB软件 实验 (二) （2学时）： 1、 实验类别：必做 2、 实验性质：验证性 3、实验教学内容：MATLAB下二维和三维图形的绘制。 (1) 利用MATLAB语言进行二维和三维图形的绘制 (2) 绘制三角函数、立体曲面图形、复杂数学函数曲线，并且对图像文件进行处理，对图片需要标注的地方加以说明。 4、实验教学目的：通过实验，让学生熟练掌握利用MATLAB语言进行二维和三维图形的绘制，并对所得到的仿真图形进行处理。 5、实验教学要求： (1) 复习和掌握与本实验有关的教学内容，明确实验目的和任务。 (2) 上机进行程序编写。 (3) 对运行中可能出现的问题应事先做出估计，对程序中自己有疑问的地方做出标记。 6、主要仪器设备：微型计算机，MATLAB软件 实验 (三) （2学时）： 1、 实验类别：必做 2、 实验性质：设计性 3、实验教学内容：SIMULINK下数学模型的建立与仿真。 (1) 熟悉MATLAB工作环境下的SIMULINK模块的使用方法。 (2) 掌握SIMULINK模块的使用技术，包括模块参数的设置以及建立子系统的方法，建立仿真模型。 4、实验教学目的：通过实验，让学生全面掌握常用的SIMULINK模块的功能和使用方法，掌握利用SIMULINK在用户窗口下建立系统仿真模型的方法。 4
5、实验教学要求： (1) 复习和掌握与本实验有关的教学内容，明确实验目的和任务。 (2) 上机进行SIMULINK模块的搭建。 (3) 对运行中可能出现的问题应事先做出估计，对仿真中自己有疑问的地方做出标记。 6、主要仪器设备：微型计算机，MATLAB软件 实验 (四) （2学时）： 1、 实验类别：必做 2、 实验性质：设计性 3、实验教学内容：：SIMULINK高级模块的应用技巧及在自动控制系统中的应用。 (1) 熟悉SIMULINK高级模块的使用方法。 (2) 掌握SIMULINK仿真软件在实际自动控制系统中的应用，针对所得系统的仿真图形进行分析。 4、实验教学目的：通过实验，让学生了解更多SIMULINK模块的工作原理和使用方法，根据实际系统建立仿真模型，并对实际自动控制系统进行仿真设计及分析。 5、实验教学要求： (1) 复习和掌握与本实验有关的教学内容，明确实验目的和任务。 (2) 针对实际自动控制系统进行SIMULINK模块的搭建。 (3) 对运行中可能出现的问题应事先做出估计，对仿真中自己有疑问的地方做出标记。 6、主要仪器设备：微型计算机，MATLAB软件
四、课程学时分配 教学内容 学时 理论 实验 课外 1 Computer Simulation 2 2 Introduction to MATLAB 2 3 Simple Calculation and Graphs 6 4 4 Programming in MATLAB 4 5 Creating a Model 6 2 6 Simulation and Analysis 4 2 合计 32 五、课外内容及要求 课前认真预习，对上课所讲解的内容需要初步了解。 六、考核方式及成绩评定方法
