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计算机仿真计算机仿真是通过计算机程序对真实系统进行模拟和分析的过程。
离散事件系统仿真是一种特殊的仿真方法，它将系统的状态表示为离散的事件序列，并模拟事件之间的相互作用和影响。
本文将重点介绍离散事件系统仿真的基本原理和技术。
离散事件系统仿真的基本原理是根据系统的域知识和要求，建立系统的模型。
通过定义系统的初始状态、事件和状态转换规则，以及系统的终止条件，就可以进行仿真实验和结果分析。
离散事件系统仿真的过程可以简单概括为以下几个步骤：1.系统建模：根据实际系统的特点和需求，选择合适的建模方法和技术。
常用的建模方法有面向过程的方法和面向对象的方法。
建模过程包括确定系统的组成部分和它们之间的关系，建立模型图，明确模型的输入和输出。
2.事件定义：确定系统中各类事件的类型和发生规律。
事件可以是系统的内部动作或外部输入事件，如任务到达事件、资源请求事件等。
事件的发生规律可以是固定的、随机的或依赖于其他事件的发生。
3.状态转换规则定义：根据系统的逻辑和背景知识，定义系统的状态转换规则。
状态转换规则描述了系统在每个事件发生后状态的变化。
状态转换规则可以使用逻辑关系、数学表达式或编程语言表示。
4.仿真实验和结果分析：通过编写仿真程序，按照事件序列依次模拟系统的运行过程。
仿真程序按照事件的发生时间先后顺序进行处理，根据事件类型调用相应的处理函数，并更新系统的状态。
仿真实验可根据需要进行多次，根据仿真实验的结果进行性能评估和优化分析。
离散事件系统仿真有一些重要的特点和技术要点：1.事件驱动：离散事件系统仿真是根据事件的发生顺序和时刻进行模拟的。
只有当事件发生时，系统才会进行状态的更新和处理。
这种事件驱动的方式可以有效模拟系统的动态行为和相互作用。
2.随机性建模：真实系统中往往存在一定的随机性。
在系统建模过程中，需要针对随机事件或随机参数进行合理的建模。
常用的随机数生成方法有伪随机数生成算法和随机过程模型。
3.性能评估：离散事件系统仿真可以通过对系统关键性能指标的跟踪和统计，对系统的性能进行评估和优化。
《计算机仿真》教学大纲课程名称:计算机仿真(Computer Simulation课程编码:152035学分:2.5总学时:40学时,其中,理论学时:20学时;上机学时:20学时适用专业:自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器专业先修课程:高等数学、复变函数与积分变换、自动控制理论一、课程的性质、目的与任务《计算机仿真》是自动化、电气工程及其自动化等专业的一门专业课,选修课。
本课程的基本任务是:系统地讲授计算机仿真的基本原理、方法,讲授仿真软件的使用方法,具体解决仿真技术在自动控制系统中的应用。
本课程的教学目标是:培养学生掌握用计算机仿真控制系统的基本方法,使学生能够熟练应用仿真技术分析控制系统,为今后从事自动控制系统的分析、设计打下基础。
二、教学内容、基本要求与学时分配绪论主要内容:1、本课程的内容、性质和任务2、仿真的基本概念、方法及分类基本要求:掌握控制系统的组成、结构、建模方法;理解连续系统的数值积分法仿真基本原理;掌握连续系统离散化的各种方法。
学时分配:4学时。
第一章Matlab简介及编程基础主要内容:1、Matlab环境2、Matlab的一般编程技巧基本要求:掌握仿真软件Matlab的使用方法和一般的编程技巧。
学时分配:4学时。
第二章Simulink简介主要内容:1、Simulink仿真环境2、Simulink图形化仿真模型基本要求:掌握Simulink仿真环境下自动控制系统建模方法。
学时分配:4学时。
第三章控制系统的建模主要内容:1、控制系统各种数学描述的Matlab环境下建模方法基本要求:掌握控制系统各种数学描述的Matlab环境下编程。
学时分配:2学时。
第四章控制系统的分析主要内容:1、控制系统的时域分析2、控制系统的频率分析3、控制系统的根轨迹分析4、状态空间分析基本要求:掌握控制系统的时域、频率、根轨迹相关计算;了解状态空间分析相关函数。
学时分配:4学时。
第五章控制系统的经典设计技术主要内容:1、控制系统超前、滞后、滞后──超前校正2、PID校正3、控制系统状态空间设计基本要求:掌握 Matlab环境下控制系统的经典设计;了解Matlab环境下控制系统状态空间设计。
计算机仿真 教案
主讲教师：欧阳鑫玉 电子与信息工程学院 二零一零年八月二十八日 辽宁科技大学 《计算机仿真》教案 1 课程介绍： 定位：专业基础选修课（双语教学） 目标：掌握计算机仿真语言MATLAB的使用及程序设计方法，并能将其与相关专业课程相结合，进行系统建模、仿真和科学研究等。 参考教材： 1.CONTROL SYSTEM SIMULATION AND CAD(自编英文教材, 下载地址：http://ei.ustl.edu.cn/wsdy/index.asp?boardid=18)； 2.系统仿真分析与设计——MATLAB语言工程应用，黄文梅等，国防科技大学出版社； 3.MATLAB6.1使用指南（上册），苏金明等，电子工业出版社。 讲义：自编 特点：可以不必具备其它语言的基础，语法简单，上手容易，但函数繁多。 课程安排： 学时: 32学时 安排：授课20学时（10周），上机12学时（6周）。 要求：不得缺勤；上课遵守纪律；实验报告必须齐备；按时交作业。 答疑:双周周二下午1:30-3:30;或网上答疑. 考核方式:平时成绩占10%，实验成绩占20%，期末成绩占70%。期末考试为闭卷上机考试。 辽宁科技大学 《计算机仿真》教案 2 授课计划： 周 别
课 堂 教 学 课外作业
星期 时数 教 学 内 容 教学方式 布置作业 题数 复习及作业所需时间 1 1 2 Chapter 1 Introduction to MATLAB 讲授、CAI 1 2
2 1 2 Chapter 2 Basic Matlab Commands 讲授、CAI 2 2 3 1 2 2.4 Colon Operator and Submatrices 2.5 Expressions Chapter 3 Programming in Matlab 讲授、CAI 3 2
4 1 2 实验一、MATLAB环境的熟悉与基本运算 讲授、操作 1 5 1 2 3.3 Matlab Scripts (M-files) 3.4 Matlab Function 3.5 Debugging a Matlab M-file 3.6 Programming Tips 讲授、CAI 2 2
6 1 2 实验二、MATLAB语言的程序设计 设计、操作 1 7 1 2 Chapter 4 Basic Plotting Function 讲授、CAI 2 2 8 1 2 4.2 Basic Plotting Commands 4.3 Labeling Graphs 4.4 Printing Graphics Chapter 5 Aplication of Matlab in Control System Simulation 讲授、CAI 2 2
9 1 2 实验三、MATLAB的图形绘制 设计、操作 1 10 1 2 5.4 Model Conversion 5.5 System Interconnections 讲授、CAI 3 2
11 1 2 5.6 State-Space Realizations 5.7 Time and Frequency Response 5.8 Root Locus Design Chapter 6 Simulink———Interactive and Integration Environment 讲授、CAI 2 2
12 1 2 实验四、控制系统的频域和时域分析 设计、操作 1 13 1 2 6.5 Creating and Masked Subsystem 讲授、CAI 2 2 14 1 2 实验五、采用SIMULINK的系统仿真 设计、操作 1 15 1 2 Chapter7 PID Control 讲授、CAI 2 2 16 1 2 实验六、控制系统PID校正器设计法 设计、操作 1 辽宁科技大学 《计算机仿真》教案
3 目 录 目录 .......................................................................................................................................................... 3 前言 计算机仿真基本概念 .................................................................................................................. 5 CHAPTER1 INTRODUCTION TO MATLAB .................................................................................................... 7 1.1 THE MATLAB CHARACTERISTICS .................................................................................................. 7 1.2 THE MATLAB ENVIRONMENT ........................................................................................................ 7 1.3 SUMMARY ..................................................................................................................................... 14 EXERCISE: ........................................................................................................................................... 15
CHAPTER 2 BASIC MATLAB COMMANDS .................................................................................................. 16 2.1 HOW TO RUN MATLAB ................................................................................................................... 16 2.2 MATRICES(矩阵） ........................................................................................................................ 16 2.3 SCALAR, VECTOR AND MATRIX FUNCTIONS .................................................................................. 20 2.4 COLON OPERATOR AND SUBMATRICES .......................................................................................... 20 2.5 EXPRESSIONS ................................................................................................................................ 21 EXERCISE: ........................................................................................................................................... 24
CHAPTER 3 PROGRAMMING IN MATLAB .................................................................................................. 25 3.1 RELATIONAL AND LOGICAL OPERATORS ........................................................................................ 25 3.2 FLOW CONTROL ............................................................................................................................ 26 3.3. MATLAB SCRIPTS (M-FILES) ......................................................................................................... 29 3.4. MATLAB FUNCTION ...................................................................................................................... 30 3.5. DEBUGGING A MATLAB M-FILE .................................................................................................... 31 3.6 PROGRAMMING TIPS (SELF-STUDY) ............................................................................................... 31 EXERCISE: ........................................................................................................................................... 32
