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第1章建模与仿真的基本概念1.1引言1.1.1 建模与仿真的作用和历史发展1、建模：利用数学手段或其他方法对事物或真实世界进行描述。
2、建模与仿真成为当今现代科学技术研究的主要内容，建模与仿真技术也渗透到各个学科和工程技术领域。
1.1.2 建模活动建模活动是具有特殊形式的人与外界的相互作用，它是有两个不同的步骤组成：1、模型的建立或形式化，产生出一个现实世界系统的模型，它是人类通过一种抽象的表示方法以获得对自然现象的充分理解；2、对形式化模型进行分析与利用，以便掌握如何按照人类的意志对现实系统进行控制。
1.1.3 计算机仿真1、复杂模型的求解。
2、优越性：（1）可以求解许多复杂而无法用数学手段解析求解的问题；（2）可以预演或再现系统的运动规律或运动过程；（3）可以对无法直接进行实验的系统进行仿真试验研究，从而节省大量的资源和费用。
1.2建模与仿真的基本概念1.2.1 建模与仿真的定义建模与仿真是构成现实世界实际系统的模型和在计算机上进行仿真的有关复杂活动。
它主要包括实际系统、模型和计算机三个部分。
建模仿真图1.1 建模与仿真的基本组成与两个关系建模关系主要研究实际系统与模型之间的关系；仿真关系主要研究计算机的程序实现与模型之间的关系。
1.2.2 实际系统包括三要素：实体、属性和活动。
1.2.3 模型与建模关系1、模型：是对相应的真实对象和真实关系中那些有用的和令人感兴趣的特性的抽象，是对系统某些本质方面的描述，它以各种可用的形式提供被研究系统的描述信息。
2、系统模型的结构性质：（1）相似形。
模型与真实系统间在属性上具有相似的特性和变化规律。
（2）简单性。
实用的前提下，模型越简单越好。
（3）多面性。
由许多实体组成的系统来说，由于其研究的目的不同，就决定了所要收集的与系统有关的信息也是不同的。
所以用来表示系统的模型并不是唯一的，对同一个系统可以产生相应于不同层次的多种模型。
3、模型的有效性（1）复制有效：在输入输出数据是相匹配的，就认为模型是复制有效。
仿真技术基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握仿真技术的基本概念，理解其在工程与科学领域中的应用；2. 使学生了解仿真技术的原理，包括数学建模、算法实现及结果分析；3. 引导学生认识仿真软件的操作流程，学会使用软件进行简单仿真实验。
技能目标：1. 培养学生运用仿真技术解决实际问题的能力，提高数学建模和算法应用技能；2. 培养学生动手操作仿真软件的能力，熟练进行数据输入、模型构建和结果分析；3. 培养学生团队协作能力，通过小组讨论和实验，共同完成仿真项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对仿真技术的兴趣，激发学生探索科学原理的热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据和分析结果的准确性；3. 培养学生具备创新意识，敢于尝试新方法，勇于面对挑战。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实际操作，旨在培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：学生具备一定的数学基础和计算机操作技能，对新技术和新方法充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调操作技能的培养，同时关注学生的情感态度价值观塑造。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果，为后续深入学习仿真技术打下坚实基础。
二、教学内容本课程依据课程目标，选择以下教学内容：1. 仿真技术概述：介绍仿真技术的定义、分类及其在工程与科学领域中的应用。
- 教材章节：第一章 仿真技术引论2. 仿真技术原理：讲解数学建模、算法实现及结果分析等基本原理。
- 教材章节：第二章 数学建模与算法3. 仿真软件操作：学习主流仿真软件的操作流程，掌握基本功能。
- 教材章节：第三章 仿真软件及其应用4. 实践项目：分组进行仿真实验，包括数据输入、模型构建、结果分析等。
- 教材章节：第四章 仿真实验与实践教学大纲安排如下：第一周：仿真技术概述及发展历程第二周：数学建模方法及算法基础第三周：仿真软件介绍与安装第四周：仿真软件操作与简单实验第五周：实践项目一：物理仿真实验第六周：实践项目二：电路仿真实验第七周：实践项目三：控制系统仿真实验第八周：课程总结与成果展示教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节和实际案例，使学生能够循序渐进地掌握仿真技术的基本知识和操作技能。
系统仿真技术的介绍（第一章）（一）什么是系统仿真系统仿真技术在国内还是一个新事物,大家不难发现,在5年或者10年前,很少会有人谈到仿真技术,学校也没有这门课程,在网络上搜索,相关的资料也是很少。
可是近2~3年,仿真逐步在国内高校内发展起来,也逐渐在一些世界级的大企业、国家重点单位得到了应用，出现了一部分基于仿真的咨询机构，并且一度海外风险投资基金也欲介入这个潜在的市场。
现在国内在物流、供应链、工业工程等相关的网站、论坛上都能找到系统仿真的踪迹，并且也出现了一些比较有名的仿真论坛，主要有itpub的供应链仿真论坛，道于仿真论坛，还有各大仿真软件公司或者代理开设的专门的讨论区，技术支持区，人气也相当火。
姑且不论我们国内论坛的人气旺盛和实际上仿真技术应用比较低靡的巨大反差，至少也可以说这是一个良好的开端。
系统仿真是工业工程中系统工程的一个小分支,在国外已经有50多年的历史[1955，K.D. Tocher]。
尤其在美国,仿真研究已经广泛应用于企业应用，主要被应用于通讯、制造、服务、卫生、物流和军事等，为这些行业的发展提供了巨大的推动作用。
仿真和虚拟现实，有本质的区别，我们经常听到仿真枪，仿真玩具，还有比如工程仿真软件，这些都是和虚拟现实相关的可视化的设计而已。
美国的仿真著名学者Jerry Banks对系统仿真的定义是：“仿真就是实时地对现实世界的流程和系统的运作进行模拟,仿真包含人为地产生系统的“历史”，并通过观察这些“历史”数据来获得它所代表的现实系统的运作的推断。
仿真是解决很多现实世界问题不可获缺的解决工具。
仿真被用来描述和分析系统的行为，提出关于现实系统的what-if的问题，并帮助现实系统的设计。
现存的系统和概念中的系统都可以用仿真来模拟。
”采用系统仿真的方法和传统方法的区别在于仿真属于预测性技术，在不影响实际系统的情况下通过有目的的选取研究的对象，确定研究范围，抽象系统的本质进行一系列策略和参数的模拟。
