计算机仿真复习
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一、什么叫系统?系统具有哪些特点?系统:为实现规定功能以到达某一目旳而构成旳互相关联旳一种集合体或装置(部件)。
系统具有如下四个特点:①系统是由部件构成旳,部件处在运动状态;②部件之间存在着联络;③系统行为旳输出也就是对目旳旳奉献,系统各主量和旳奉献不小于各主量奉献之和,即系统旳观点1+1>2;④系统旳状态是可以转换旳,在某些状况下系统有输入和输出,系统状态旳转换是可以控制旳。
二、系统性能好坏旳评价指标有哪些?系统旳好坏可以由如下四点观测:目旳明确:每个系统(部件)均为一种目旳而运动。
系统旳好坏要看它运行后对目旳旳奉献。
因而目旳明确是评价系统旳第一指标。
构造合理:子系统旳联接方式构成系统旳构造。
联接清晰,途径畅通,冗余少等,以到达合理实现系统目旳旳目旳。
接口清晰:子系统之间有接口,系统和外部旳联接也有接口,好旳接口其定义应十分清晰。
能观能控:通过接口,外界可以输入信息,控制系统旳行为,可以通过输出观测系统旳行为。
只有系统能观能控,系统才会有用,才会对目旳作出奉献。
三、系统模型旳定义、类型及特性?系统模型旳定义:是指以某种确定旳形式(如文字、符号、图表、实物、数学公式等),对系统某首先本质属性旳描述。
系统模型旳分类:物理模型、数学模型系统模型旳特性:(1)它是现实系统旳抽象或模仿;(2)它是由反应系统本质或特性旳重要原因构成旳;(3)它集中体现了这些重要原因之间旳关系。
四、计算机仿真旳定义、类型、作用?计算机仿真(Computer Simulation )定义:借助高速、大存储量数字计算机及有关技术,对复杂真实系统旳运行过程或状态进行数字化模拟旳技术。
计算机仿真旳分类:① 根据计算机分类:模拟计算机仿真、数字计算机仿真、模拟数字混合计算机仿真 ② 根据仿真时钟与实际时钟旳比例关系实时仿真、欠实时仿真、超实时仿真③ 根据系统模型旳特性持续系统仿真、离散事件系统仿真五、简述计算机仿真旳总体流程图?六、系统仿真旳定义?系统仿真(System Simulation)定义:是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础,以计算机、仿真软件、仿真器和多种专用物理效应设备为工具,运用系统模型对真实旳或设想旳系统进行动态研究旳一门多学科旳综合性技术。
计算机仿真复习提纲
考试方式:开卷
题型:填空20% (概念)、简答30%(主要是重要命令的格式和解释)、编程
25%(用一些关键的命令编写控制系统仿真计算的程序)、用Simulink的模块搭建仿真模型10% 、程序分析15%(给程序加注释,并写出运行结果)。
一概述
1 仿真的基本概念
2 MATLAB软件的发展
3 控制系统的各种表示方法
二控制系统的数学描述
1 控制系统的状态空间方程创建,结构框
图及描述
2 线性系统的离散化
3 状态空间方程的数值积分求解的原理和
步骤(包括Euler法和龙格-库塔4方法)4 系统的传递函数和结构框图
三要掌握的MATLAB命令
demo,
conv,printsys,poly,c2d,d2c,tf2zp,zp2tf,tf2ss,ss2tf,ss2zp,zp2ss, pade
series,parallel,append,ss2ss,eig,jordan,numeric,step,spline,cloop,feedback,impulse,initial,subplot,
lsim,damp,dcgain,
rlocus,length,rlocfind,
pzmap,grid,sgrid,bode,margin,roots,rank,nyquist,lyap,ode23,ode45,place,acker,ctrb,obsv,lqr,lqr2,lqy
会使用上述各种命令编写MATLAB系统仿真程序。
会用MATLAB语言编写系统状态空间方程的数值积分计算程序
Simulink的特点,模块库的种类,用
Simulink建立连续状态空间方程系统的仿真模型。
《计算机仿真教案》PPT课件第一章:计算机仿真概述1.1 计算机仿真的概念解释计算机仿真的定义强调计算机仿真在科学研究和工程设计中的重要性1.2 计算机仿真的分类介绍连续系统仿真和离散系统仿真的区别列举常见的计算机仿真方法和技术1.3 计算机仿真的应用领域概述计算机仿真在各个领域的应用实例强调计算机仿真在现代社会中的广泛应用第二章:计算机仿真原理2.1 计算机仿真的基本原理解释计算机仿真的基本原理和方法强调计算机仿真需要基于数学模型和算法2.2 计算机仿真的建模方法介绍常见的建模方法,如机理建模、统计建模和机器学习建模强调建模方法的选择和验证的重要性2.3 计算机仿真的求解方法介绍常见的求解方法,如数值求解、符号求解和优化求解强调求解方法的选择和收敛性的考虑第三章:计算机仿真工具3.1 计算机仿真软件介绍概述常用的计算机仿真软件,如MATLAB/Simulink、Ansys和SolidWorks等强调仿真软件的功能和适用领域3.2 计算机仿真软件的使用方法介绍如何使用计算机仿真软件进行仿真的基本步骤强调仿真软件的操作技巧和注意事项3.3 计算机仿真软件的选用原则讨论如何选择合适的计算机仿真软件强调根据实际需求和预算进行合理选择第四章:计算机仿真实验4.1 计算机仿真实验的设计介绍如何设计和规划计算机仿真实验强调实验设计的合理性和可行性4.2 计算机仿真实验的执行介绍如何执行计算机仿真实验强调实验过程中数据的采集和记录的重要性4.3 计算机仿真实验的结果分析介绍如何分析计算机仿真实验的结果强调结果分析的准确性和可靠性第五章:计算机仿真的评估与优化5.1 计算机仿真的评估方法介绍常见的计算机仿真评估方法,如误差评估、效率评估和可信度评估强调评估方法的选择和实施的重要性5.2 计算机仿真的优化方法介绍常见的计算机仿真优化方法,如参数优化、结构优化和算法优化强调优化方法的选择和实施的有效性5.3 计算机仿真的改进与提升讨论如何根据评估和优化结果改进和提升计算机仿真强调持续改进和更新仿真模型的重要性第六章:计算机仿真的可视化6.1 仿真可视化的概念与意义解释仿真可视化在计算机仿真中的作用强调可视化对于理解和分析仿真结果的重要性6.2 可视化工具与技术介绍常用的仿真可视化工具,如Paraview、Maya和Unity等强调不同工具适用于不同类型的仿真数据6.3 可视化应用案例分析通过案例展示如何将可视化应用于仿真数据的展示和分析强调可视化在帮助决策和优化过程中的作用第七章:计算机仿真的并行计算7.1 并行计算基础介绍并行计算的基本概念和原理强调并行计算在提高仿真效率方面的作用7.2 并行仿真方法介绍并行仿真的常见方法和实现策略强调在不同场景下选择合适的并行仿真方法的重要性7.3 并行仿真工具与平台介绍常用的并行仿真工具和平台,如OpenFOAM和ParaView的并行计算功能强调并行仿真工具的选择和配置的重要性第八章:计算机仿真的不确定性分析8.1 不确定性分析的基本概念解释不确定性分析在计算机仿真中的重要性强调不确定性来源和影响因素的识别8.2 不确定性分析的方法介绍常见的不确定性分析方法,如蒙特卡洛模拟和敏感性分析强调不同方法的应用场景和优缺点8.3 不确定性分析的应用案例通过案例展示如何进行不确定性分析并指导仿真的改进强调不确定性分析在提高仿真可靠性和准确性的作用第九章:计算机仿真的验证与验证9.1 验证和验证的基本概念解释验证和验证在计算机仿真中的重要性强调验证和验证对于确保仿真准确性的作用9.2 验证和验证的方法介绍常见的验证和验证方法,如实验验证、理论验证和同行评审强调不同方法的选择和实施的重要性9.3 验证和验证的应用案例通过案例展示如何进行验证和验证并提高仿真的可信度强调验证和验证在仿真研究和应用中的关键作用第十章:计算机仿真的未来发展趋势10.1 新兴技术对计算机仿真影响讨论新兴技术如、大数据和物联网对计算机仿真的影响强调技术发展对仿真方法和工具的推动作用10.2 计算机仿真的跨学科应用概述计算机仿真在跨学科领域中的应用前景强调跨学科合作对仿真研究和应用的重要性10.3 计算机仿真的挑战与机遇讨论计算机仿真面临的挑战和机遇强调持续学习和发展以应对未来仿真领域的变化重点和难点解析一、计算机仿真的概念与分类:理解计算机仿真的定义及其在不同类型系统中的应用是学习仿真的基础。
同学们红色地方、问题重点看我就知道这些…其他知识也要看…只能尽力到这里加油看楼一、填空1、仿真是指用模型(物理模型或数学模型)代替实际系统进行实验和研究。
2、为使仿真的结果被证实是真实可靠的,也就是结果是可信的,仿真所遵循的基本原则是相似原理:几何相似、环境相似和性能相似。
3、按照仿真实验时间标尺τ与实际系统的时间标尺t比例来分类,将τ/t=1的仿真称为实时仿真,而τ/t≠1的仿真为非实时仿真。
一般有实物介入的半实物仿真属于实时仿真,而纯计算机仿真为非实时仿真。
4、凡是系统的输入量是时间t的连续函数,无论其输出量是连续单调函数或是单值或是多值的函数,均称这个系统是连续系统。
用微分方程表示的系统可以是非线性或线性系统,而对于传递函数表示的系统,只适用于单输入-单输出的线性定常系统,所以表示有一定的局限性。
5、各种数值积分法的截断误差与积分方法的阶次和步长有关。
是由于计算机的字长是有限制的,计算只能限制在有限位数内,因而产生了舍入误差。
6、对于一个稳定的微分方程,经过转换得到的差分方程的计算结果不一定是稳定的,不同的数值积分方法的计算稳定性也不相同。
7、按环节离散化就是将系统分成若干个环节,在每个环节的入口处加一个虚拟的采样开关,并立即跟一个信号重构过程(加保持器),以便使信号恢复为连续形式,这时系统实际上已成为一个采样系统。
当采样周期足够小时,这个采样系统就近似等价于原连续系统。
二、简述系统仿真的特点(8分)1仿真的实验性质仿真基本上是一种通过实验来研究系统的综合实验技术,具有一般实验的性质。
不论是利用仿真技术进行系统分析还是设计,都必须通过一系统实验来完成。
所建立的仿真模型应具有实验的性质,即模型与原型的功能及参数之间应有相似性和对应性2数字仿真与解析法解析法是应用数学推导、演绎去求解数学模型的方法,而数字仿真是通过计算机在数学模型上进行一系列实验来研究问题的方法。
解析法求解问题得出对问题的通解,而数字仿真的每一次运行只能给出在特定条件的数值解(特解)。