连续系统的数字仿真
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仿真技术的分类
仿真技术是一种基于计算机建模和模拟的技术,用于对现实世界中的各种系统进行模拟和实验。根据所用模型的类型,仿真技术可以分为物理仿真、计算机仿真(数学仿真)和半实物仿真。物理仿真是指根据真实系统的物理模型进行模拟,包括物理现象、化学反应等,计算机仿真则是指通过数学模型进行模拟,包括各种算法、数据结构等,而半实物仿真则是将真实系统和计算机系统结合起来进行模拟。
根据所用计算机的类型,仿真技术可以分为模拟仿真、数字仿真和模拟/数字混合仿真。模拟仿真是指通过模拟电路、模拟器等工具进行模拟,数字仿真则是指通过计算机软件进行数字模拟,而模拟/数字混合仿真则是将两者结合起来进行模拟。
根据仿真对象中的信号流,仿真技术可以分为连续系统仿真、离散系统仿真和连续/离散混合系统仿真。连续系统仿真是指对连续变化的系统进行模拟,离散系统仿真则是指对离散事件进行模拟,而连续/离散混合系统仿真则是将两者结合起来进行模拟。
根据仿真时间与实际时间的比例关系,仿真技术可以分为实时仿真(仿真时间标尺等于自然时间标尺)、超实时仿真(仿真时间标尺小于自然时间标尺)和亚实时仿真(仿真时间标尺大于自然时间标尺)。实时仿真是指仿真的时间进度与实际时间保持一致,超实时仿真则是指仿真的时间进度快于实际时间,而亚实时仿真则是指仿真的时间进度慢于实际时间。
此外,根据不同的应用领域,仿真技术还可以分为不同的类型。例如,在航空航天领域,仿真技术可以用于模拟飞行器的飞行过程、控制系统的设计和优化等;在汽车领域,仿真技术可以用于模拟汽车的行驶过程、动力系统的设计和优化等;在电子领域,仿真技术可以用于模拟电路的运行过程、信号的处理和分析等。
总之,仿真技术是一种广泛应用于各个领域的综合技术,其分类和应用方式因不同的标准和领域而异。通过仿真的手段可以更深入地了解现实世界的各种系统和现象,从而更好地设计和优化这些系统,为人们的生活和技术的发展带来更多的便利和进步。
02296控制系统仿真 1 / 11
02296 控制系统数字仿真
一、填空
1、系统是指互相联系又互相作用的实体的有机组合。
2、定义一个系统时,第一要确立系统的界限;界限确立了系统的范围,界限之外对系统的
作用称为系统的输入,系统对界限认为环境的作用称为系统的输出。
3、系统的三大体素为:实体、属性和活动。
4、依据系统的属性能够将系统分红两大类:工程系统和非工程系统。
5、相像原理用于仿真时,对仿真建模方法的三个基本要求是稳固性、正确性和迅速性。
6、依据模型种类不同,系统仿真可分为三种:物理仿真、数字仿真和半实物仿真。
7、依据系统模型特色分类,仿真可分为连续系统仿真及失散事件系统仿真两大类。
8、采纳必定比率依据真切系统的样子制作的模型称为物理模型,用数学表达式来描绘系统
内在规律的模型称为数学模型。
9、计算机仿真是指将模型在计算机长进行试验的过程。
10、系统仿真的三个基本活动是系统建模、 仿真建模和仿真试验, 计算机仿真的三个因素为: 系统、模型与计算机。
11、假如某数值计算方法的计算结果对初值偏差和计算偏差不敏感, 则称该计算方法是稳固
的。
12、数值积分法步长的选择应依据的原则为计算稳固性及计算精度。
13、采样数值积分方法时有两种计算偏差,分别为截断偏差和舍入偏差。
14、三阶隐式啊达姆氏算法的截断偏差为
O(
) ,二阶龙格
- 库塔法的局部截断偏差为
O(
) ,
四阶龙格
- 库塔法的局部截断偏差为
O(
) 。
15、在判断数值积分方法的稳固域时,使用的测试方程为
。
16、龙格
- 库塔法的基本思想是用几个点上函数值的线性组合来防止计算函数的高阶导数,
提升数值计算的精度。
17、连续系统仿真中常有的一对矛盾为计算速度和计算精度。
18、失散相像法在采样周期的选择上应该知足采样定理。
1.2系统仿真的方法及意义
1.2.1系统仿真概述
系统仿真是指使用数字计算机设备来模拟或描述一个系统或过程的行为从而解决问题的一种技术。系统仿真是设计出系统的可以计算的模型(模拟模型),并利用它在计算机上进行试验以了解系统行为或评估系统运用的各种策略的定量分析过程或技术。仿真技术是集控制论、系统理论、相似原理、计算机技术于一体的综合性高科技。虽然它才仅仅出现几十年,却在社会、经济、科学、军事、教育和企业管理等各个领域得到了广泛的应用。据估计,在日本企业,用系统工程解决的事件管理与决策的问题中,有80%以上是通过系统仿真方法解决的。在我国,目前也正在大力推广和普及,并已在交通运输、军事训练、地区发展规划、工业工程设计、人口问题研究等方面取得了丰硕的成果。
系统仿真如此蓬勃发展,一方面由于我们面临的各种实际系统往往都是包括变量随机因素的动态的复杂系统。对这些系统很难采用传统方法建立数学模型,分析求解。另一方面是由于系统仿真方法具有可控性、无破坏性、安全、不受外界条件的限制等优点,它能通过建立逼真的仿真模型和在计算机上反复的仿真试验,对复杂问题进行综合分析和比较,从而为科学决策提供可靠的依据。
随着计算机的引入又发展了数值计算仿真方法,由于计算机求解复杂系统的数学模型功能强,故现代主要采用计算机仿真。计算机仿真是先将系统模型转变为仿真模型,然后计算机运行这仿真模型,这样就仿真了待研究系统的行为和它的特性。物理仿真、计算机仿真以及数学—物理仿真都是在系统模型上进行研究,把它们统称为系统仿真。
1.2.2系统仿真分类
统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按一定规律组合成的具有特定功能的有机整体。一个系统是指自然界存在着的相互联系、相互作用、相互制约,并且按一定规律运动着的实体组合。作为一个系统,它具有特定的功能和特性:(1)系统具有整体性(2)系统具有相关性。
模型就是真系统的结构和行为的一种描述形式。凡是以某种方法从真实系统转换而来的形态,都可以称为该系统的模型。系统模型可分为物理模型和数学模两种形式:
第1章 概论
了解:系统仿真的发展史、特点、应用、相关技术;
系统仿真是建立在系统理论、控制理论、相似理论、数理统计、信息技术和计算机技术等理论基础之上,以计算机和其他专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实或假想的系统进行实验,并借助于专家经验知识、统计数据和系统资料对实验结果进行分析研究,做出决策的一门综合性和实验性的学科。
现代仿真技术的特点可归纳为以下几点:
(1)系统仿真技术是一门通用的支撑性技术。
(2)系统仿真技术学科的发展具有相对的独立性,同时又与光、机、电、声,特别是信息等众多专业技术领域的发展互为促进。
(3)系统仿真技术的发展与应用紧密相关。
(4)系统仿真技术应用正向全系统、系统全生命周期、系统全方位管理发展,这些都基于仿真技术的发展。
仿真本质上是一种知识处理的过程,典型的系统仿真过程包括系统模型建立、仿真模型建立、仿真程序设计、仿真实验和数据分析处理等
用系统仿真方法研究物流系统可以分为以下几类:
(1)物流过程的仿真研究。
(2)物流管理的仿真研究。
(3)物流成本的仿真研究。
相关技术:
1.建模与仿真方法学; 2.仿真算法
3.仿真软件; 4.仿真计算机/仿真器
5.虚拟现实技术; 6.分布仿真技术
理解:系统仿真技术定义、主要分类。
系统仿真技术是模型(物理的、数学的或非数学的)的建立、验证和实验运行技术
连续系统仿真、离散事件系统仿真、物理仿真、数学仿真
第2章 系统仿真的基本知识
理解:连续系统仿真与离散事件系统仿真的区别;排队系统的基本概念;离散事件系统仿真的基本步骤。
比较离散事件系统与连续系统可以看出两者存在如下几方面的区别:
(1)时间基。连续系统的时间基是一个确定的值。离散事件系统的时间基则是可变的,而且随着时间基的变化,仿真结果也各不相同。 (2)输入变量和输出变量。连续系统的输入变量通常是一个确定性变量;而离散事件系统的变量往往带有随机性,因此离散事件系统的模型也被称为随机模型。输出变量与输入变量情况相同。