1-2系统仿真的概念.ppt

2.1 系统仿真技术定义 英文名称 一般为Simulation, System Simulation 是以相似原理、控制理论、计算技术、信息技术及其应用领域的专业技术为基础， 以计算机和各种物理效应设备为工具， 利用系统模型对实际的或设想的的系统进行试验， 并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合性的和试验性的学科。 2.2 系统仿真的主要任务 建模 构建仿真系统模型 仿真 对仿真系统模型进行仿真 2.3 建模和仿真 三个基本要素： 系统、系统模型、计算机。 三项要素的基本活动 模型建立、仿真模型建立和仿真试验。 2.3.1 系统(System)的定义 是客观世界中 有着相互联系、 相互作用、 具有独立行为规律的 实体的有机组合。 2.3.1 系统(System)的特性 广泛性 可以是自然的或人工的、现已存在的或未来计划构建的。 三要素。实体、属性、活动 实体确定了系统的构成，也就是确定了系统的边界 属性描述每一个实体的特征 活动定义了系统内部实体的行为和相互之间的作用，从而确定了系统内部发生变化的过程 2.3.1 系统(System)的特性 分解性 系统可以分解成子系统 分解过程根据应用具体情况进行 复杂性 可以是自然的或人工的复杂巨系统 2.3.2 模型 物理模型(physical model) 概念模型(conceptual model) 数学模型(mathematic model) 仿真模型(simulation model) 2.3.2.1 物理模型(physical model) 定义 是一种具有某种实物理特征的模型。 分类 缩比实物模型 如水洞、风洞等 利用相似原理进行实验 不能接入仿真系统 物理效应设备 如转台、负载模拟器、各种人感系统等 反映某种物理模型各种特性 可以接入仿真系统，可动态运行 2.3.2.2 概念模型(conceptual model) 定义 针对一种已有的或设想的系统的非形式化的概念描述 特征 对系统的组成、原理、要求、实现目标等，用文字、图表、技术规范、工作流程等文档来描述 反映系统中各种事物、实体、过程的相互关系、运行过程和最终结果 作用 可以作为进行相应仿真系统总体设计的概念描述，反映其系统功能是否具有完整性、相容性、连贯性和正确性 可以作为仿真系统建模开发的向导和开发人员与用户沟通理解的工具 2.3.2.3 数学模型(mathematic model) 定义 采用数学符号与数学关系式对系统或实体内在的运动规律及外部的作用关系进行抽象和某些本质特征进行描述 作用 系统仿真的基础 2.3.2.4 仿真模型(simulation model) 定义 是将数学模型通过某种数字仿真算法将其转换成能在计算机上运行的数字模型，是一类面向仿真应用的专用软件 特征 仿真模型与计算机操作系统、采用的编程语言和算法有密切关系 与计算精度、稳定性、实时性要求有关 2.3.3 仿真计算机 定义 用于仿真模型解算的计算机称为仿真计算机(simulation computer) 仿真计算机发展的三个阶段 模拟计算机(analog computer)::模拟仿真 混合计算机(hybrid computer)::混合仿真 数字计算机(digital computer)::数字仿真 2.3.3.1 模拟计算机(analog computer) 定义 利用具有各种数学模型特征的典型电路组成各种典型的基本运算部件的计算机系统 阶段时间 20世纪50年代是其黄金时期 2.3.3.1 模拟计算机(analog computer) 特征 基本部件的输入、输出是电压，连接起来可以进行复杂的数学运算 系统的数学方程按部件连接，并按照一定的排题方法与步骤编制模拟计算机的解题步骤，可进行仿真 是并行运算机制，计算速度很快，输入输出是连续信号 缺点 复杂函数生成困难，排题、解题不方便，模拟信号受环境影响，运算精度很难提高等缺点 2.3.3.2 混合计算机(hybrid computer) 定义 将模拟计算技术和数字计算技术灵活结合的一种计算机 阶段时间 20世纪50年代末至70年代 2.3.3.2 混合计算机(hybrid computer) 分类 混合模拟计算机和混合计算机系统 混合模拟计算机 在模拟计算机中加入大量数字逻辑部件、数控式模拟开关、模拟/数字混合部件 混合计算机系统 由模拟机、混合模拟计算机、数字机及其接口设备组成的计算机 可以充分利用模拟计算机的并行运算和连续信号处理功能以及数字部件的迭代运算、逻辑运算和复杂函数生成功能 2.3.3.3 数字计算机(digital computer) 定义 是用0和1断续变化的电脉冲数码串表示系统状态及数字并进行运算的数字式运算装置 阶